carolina ferreira cardoso -...

Universidade Federal de Minas Gerais

Instituto de Ciências Biológicas

Pós-Graduação em Ecologia, Conservação e Manejo da Vida Silvestre

Abelhas (Hymenoptera, Apoidea) nas flores do algodoeiro (Gossypium

hirsutum latifolium cv. Delta Opal - Malvaceae) no Distrito Federal -

contribuição aos estudos de biossegurança, no contexto da introdução de

variedades transgênicas no Brasil

Carolina Ferreira Cardoso

Dissertação apresentada ao curso de Pós-

graduação em “Ecologia, Conservação e

Manejo da Vida Silvestre” da Universidade

Federal de Minas Gerais, como requisito

parcial à obtenção do título de Mestre.

Orientador: Fernando Amaral da Silveira

Co-orientadora: Carmen Sílvia Soares Pires

Belo Horizonte

Março, 2008.

ii

CAROLINA FERREIRA CARDOSO

“Abelhas (Hymenoptera, Apoidea) nas flores do algodoeiro (Gossypium

hirsutum latifolium cv. Delta Opal - Malvaceae) no Distrito Federal -

contribuição aos estudos de biossegurança, no contexto da introdução de

variedades transgênicas no Brasil”

Dissertação aprovada como requisito parcial para obtenção do grau de

“Mestre em Ecologia, Conservação e Manejo da Vida Silvestre”, no

Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Conservação e Manejo da Vida

Silvestre, da Universidade Federal de Minas Gerais, pela Comissão

formada pelos seguintes professores/pesquisadores:

_________________________________ Prof. Dr. Fernando Amaral da Silveira

UFMG (Orientador)

________________________________ Prof.a Dra. Milene Faria Vieira

UFV

_________________________________ Dr. Paulo Augusto Vianna Barroso

Embrapa/Algodão

Belo Horizonte, 14 de março de 2008.

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AGRADECIMENTOS

Essa, sem dúvida, é a melhor parte do trabalho e é ai que a gente percebe o quanto de esforço de tantas outras pessoas foi fundamental para que este estudo fosse concluído! Agradeço especialmente aos meus pais, Vera e José Celso, e a toda minha família pelo incentivo e carinho constantes durante toda a minha vida. Ao meu menino Gabriel por estar sempre ao meu lado em todos os momentos. Aos queridos Lola e Fuad por tanto carinho e dedicação. Aos meus queridos sobrinhos Catharina, João Pedro, Clarinha e Bernardo... a quem também dedico este trabalho.

Ao Fernando pela orientação e por sempre ter palavras de conforto e esperança nos momentos mais difíceis... À Carminha que me acolheu no Cenargen, sempre me incentivando e mostrarando os “caminhos das pedras” para que eu fizesse sempre o meu melhor... Muito obrigada aos dois por esta oportunidade de trabalho com o algodoeiro!

Ao Edison e Eliana pelo apoio e incentivo constantes durante toda minha permanência no Cenargen. À Rose e à professora Claudia Jacobi pelas tantas dicas na elaboração da metodologia e no delineamento dos trabalhos de campo. Ao Paulo Barroso por tantos esclarecimentos... Ao Sr. Eleusio Freire pelas dicas de como emascular as flores do algodoeiro.

Os meus sinceros agradecimentos pelo apoio nos trabalhos de campo à Gisele, Laurinha, Erich e João Paulo. Sem vocês este trabalho não existiria!!! À “Santa” Paulina (por tanto carinho! Muito obrigada por tudo amiga!), Vinicius (Ah, tempos bons de Gossypium barbadense que não voltam mais!), “Dr.” Paulo, Sávio (pelas tantas e emocionantes idas ao campo!), Tainã, Pedro, Carlos Mexicano-Suiço (Valeu pelo “Tom Zé”!), Vivi, Karlinha, Lídia, Patrícia, Thabata, Carolzinha, Michely, Ísis, Verônica, Helinho, Rogério, ao pessoal da secretaria do Controle Biológico (Andrea, Carol e Cristiano) e a todos da Embrapa-Cenargen (Raul, Simoni, Miguel, Carol e tantos outros...) que de alguma forma contribuíram para este trabalho!

À Ana Cláudia Guerra, do Cenargen, que gentilmente cedeu de seu tempo de trabalho e espaço em seu laboratório para me ajudar a verificar a viabilidade dos grãos de pólen do algodoeiro (que infelizmente não foi bem sucedida!) e a procurar os nectários florais... À professora Rosy por ter cedido material e espaço no laboratório de anatomia vegetal da UFMG nos momentos em que tentei analisar as fibras do algodoeiro manualmente. À professora Queila pelas tantas dicas e orientações quanto à germinação das sementes do algodoeiro, pelo material e espaço cedidos no laboratório de fisiologia vegetal da UFMG e na casa de vegetação para a germinação das sementes. Agradeço à Patrícia e à Letícia, também do mesmo laboratório, pelo apoio durante minha passagem por este laboratório.

Ao povo do laboratório de Sistemática e Ecologia de Abelhas: Pepis, Rafa, Alex, Rodolfo, Roderic, Dory e em especial à Carmenzita, Andrezza e Vivi pelo apoio nos experimentos de germinação de sementes. A todos aqueles ex-do-lab. pelo apoio mesmo que à distância...

Aos colegas das várias turmas do curso de ECMVS... pelo companheirismo durante as disciplinas do curso.

À Fundação Blumenauese de Estudos Têxteis (FBET), em especial ao Sr. Sérgio Vieira, pela análise da fibra do algodão e por tantos esclarecimentos de questões que foram surgindo no desenvolver deste estudo.

Agradeço ao FACUAL, FINEP, FAPDF/CNPq pelo apoio financeiro.

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ÍNDICE LISTA DE FIGURAS .................................................................................................... vii

LISTA DE TABELAS ................................................................................................... xii

RESUMO ....................................................................................................................... xiii

ABSTRACT ................................................................................................................... xiv

INTRODUÇÃO GERAL — O ALGODOEIRO NO BRASIL ................................... 1

OBJETIVOS GERAIS..................................................................................................... 6

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................. 6

CAPÍTULO 1: Biologia floral, fenologia da floração, sistema reprodutivo e importância da polinização cruzada para a melhoria de características industriais da fibra de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal. INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 7

OBJETIVOS ................................................................................................................... 11

MATERIAL E MÉTODOS .......................................................................................... 12

ÁREA E PERÍODO DE ESTUDO ................................................................................... 12

BIOLOGIA FLORAL ....................................................................................................... 16

AAnntteessee ee ppeerrííooddoo ddee ddiissppoonniibbiilliiddaaddee ddee ppóólleenn........................................................... 16

VVaarriiaaççããoo ddoo vvoolluummee ee ccoonncceennttrraaççããoo ddoo nnééccttaarr aaoo lloonnggoo ddoo ddiiaa ee ddoo cciicclloo ddaa

ccuullttuurraa........................................................................................................................ 17

PPeerrííooddoo ddee rreecceeppttiivviiddaaddee ddooss eessttiiggmmaass ..................................................................... 17

FENOLOGIA DA FLORAÇÃO ........................................................................................ 18

SISTEMA REPRODUTIVO ............................................................................................. 19

POLINIZAÇÃO CRUZADA E CARACTERÍSTICAS INDUSTRIAIS DA FIBRA............. 22

ANÁLISE DOS DADOS ................................................................................................... 23

RESULTADOS .............................................................................................................. 24

BIOLOGIA FLORAL ....................................................................................................... 24

AAnntteessee ee ppeerrííooddoo ddee ddiissppoonniibbiilliiddaaddee ddee ppóólleenn .......................................................... 24

VVaarriiaaççããoo ddoo vvoolluummee ee ccoonncceennttrraaççããoo ddoo nnééccttaarr aaoo lloonnggoo ddoo ddiiaa ee ddoo cciicclloo ddaa

ccuullttuurraa........................................................................................................................ 28

PPeerrííooddoo ddee rreecceeppttiivviiddaaddee ddooss eessttiiggmmaass...................................................................... 33

v



NNúúmmeerroo ddee ffrruuttooss ee sseemmeenntteess .................................................................................... 36

GGeerrmmiinnaaççããoo ddee sseemmeenntteess .......................................................................................... 38

PPllâânnttuullaass .................................................................................................................... 40

MMaassssaa sseeccaa ddaass sseemmeenntteess .......................................................................................... 43


DISCUSSÃO .................................................................................................................. 48

BIOLOGIA FLORAL ....................................................................................................... 48




CONCLUSÕES .............................................................................................................. 55

CAPÍTULO 2: Visitantes florais e principais polinizadores das flores de Gossypium

hirsutum latifolium cv. Delta Opal em uma localidade do Distrito Federal. INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 56

OBJETIVOS ................................................................................................................... 57

MATERIAL E MÉTODOS .......................................................................................... 57

ÁREA E PERÍODO DE ESTUDO ................................................................................... 57

LEVANTAMENTO DAS ABELHAS VISITANTES FLORAIS .......................................... 57

IDENTIFICAÇÃO DAS ABELHAS POLINIZADORAS .................................................. 58

ANÁLISE DOS DADOS ................................................................................................... 59

RESULTADOS .............................................................................................................. 60

LEVANTAMENTO DAS ABELHAS VISITANTES FLORAIS .......................................... 60

IDENTIFICAÇÃO DAS ABELHAS POLINIZADORAS .................................................. 64

DISCUSSÃO ................................................................................................................... 75

ABELHAS VISITANTES FLORAIS DO ALGODOEIRO ................................................. 75

ABELHAS POLINIZADORAS DO ALGODOEIRO ........................................................ 79

CONCLUSÕES .............................................................................................................. 87

vi

CONSIDERAÇÕES FINAIS – ABELHAS E O ALGODÃO Bt ............................... 88

-- AAbbeellhhaass ee fflluuxxoo ggêênniiccoo eennttrree oo aallggooddooeeiirroo ttrraannssggêênniiccoo,, oouuttrrooss aallggooddooeeiirrooss ee oouuttrraass

MMaallvvaacceeaaee......................................................................................................................... 88

-- IImmppaaccttoo ppootteenncciiaall ddoo aallggooddooeeiirroo ttrraannssggêênniiccoo ssoobbrree aass aabbeellhhaass .................................. 95

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 100

vii

LISTA DE FIGURAS

CAPÍTULO 1: Biologia floral, fenologia da floração, sistema reprodutivo e importância da polinização cruzada para a melhoria de características industriais da fibra de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal. Figura 1.1: Imagens de satélite do Brasil e do Distrito Federal com os locais de estudo apontados por setas amarelas ........................................................................................... 14 Figura 1.2: Imagens de satélite (a) da Embrapa Hortaliças (delimitada em vermelho) e (b) da área de plantio de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na Embrapa Hortaliças, próxima a uma mata de vegetação nativa. A seta amarela aponta para o local exato do plantio de algodoeiro. Fotografias (c) e (d) da área de estudo na Embrapa Hortaliças.......................................................................................................................... 15 Figura 1.3: Imagens de satélite (a) da área de estudo na Fazenda CAB, indicada pela elipse vermelha e (b) da fazenda Coperbrás, delimitada pela linha vermelha. A seta amarela indica a área de estudo nesta fazenda. Fotografias do plantio de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal nas fazendas CAB (c) e Coperbrás (d).......................16 Figura 1.4: Casa de vegetação do Departamento de Botânica da UFMG, onde ocorreu o experimento de germinação das sementes de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal. (a) Copinhos plásticos com terra adubada e umedecida, recém semeados; (b) plântulas quatro dias após a semeadura; (c) plântulas oito dias após a semeadura; (d) detalhe de plântulas do tratamento polinização cruzada manual (PCM), oito dias após a semeadura......................................................................................................................... 21 Figura 1.5: Plântula de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal colhida no 13o dia após a semeadura. (a) Comprimento do hipocótilo e (b) comprimento da raiz.................22 Figura 1.6: Estágios da antese de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal. (a) botão floral em pré-antese; (b) Flor com abertura de até 1 cm; (c) Flor com abertura de 1 cm a 2 cm; (d) Flor totalmente aberta .......................................................................................... 25 Figura 1.7: Flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal em diferentes fases de senescência. Em (a) flor no final da tarde do dia de sua antese, inciando o roseamento de suas pétalas e em (b) flor com aproximadamente dois dias após a antese, com as pétalas já escuras. Fotos foram tiradas em 10/03/2005, na Embrapa-Cenargen, Brasília-DF..................................................................................................................................... 25 Figura 1.8: Porcentagem de flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal em diferentes estágios de antese ao longo da manhã na fazenda Coperbrás em (a) 15/03/2005 e (b) 03/03/2006 e na fazenda CAB em (c) 04/04/2006 e (d) 13/06/2006............... 26 e 27

viii

Figura 1.9: Volume de néctar (média e desvio-padrão) medido nas flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na fazenda CAB, DF, em três faixas de horário nos dias (a) 10/03/2006; (b) 05/05/2006 e (c) 31/05/2006. Letras diferentes mostram diferença significativa entre os tratamentos. O número de flores utilizado na amostragem e a porcentagem de flores que apresentavam néctar encontram-se sobre as barras...29 e 30 Figura 1.10: Concentração (média e desvio-padrão) do néctar de flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal nos horários de amostragem na fazenda CAB, DF, em (a) 10/03/2006; (b) 05/05/2006 e (c) 31/05/2006. Letras diferentes mostram diferença significativa entre os tratamentos. O número de flores em cada amostra encontra-se sobre as barras..................................................................................................................... 31 e 32 Figura 1.11: Porcentagem de frutificação de flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal polinizadas manualmente em diferentes horários do dia na Fazenda CAB, DF, em 2006. A quantidade de flores polinizada em cada horário é indicada sobre as barras (n). * No dia seguinte à antese. Letras diferentes mostram diferenças significativas entre os tratamentos................................................................................................................... 33 Figura 1.12: Número de sementes (média e desvio-padrão) por flor de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultante da polinização manual na fazenda CAB, DF, em 2006. O número de flores em cada amostra encontra-se sobre as barras. * Horário no dia seguinte à antese .................................................................................................... 34 Figura 1.13: Porcentagem de botões florais e flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal em relação ao total de cada estrutura contada ao longo do tempo na Embrapa Hortaliças em 2006 .......................................................................................................... 35 Figura 1.14: Porcentagem de botões florais e flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal em relação ao total de cada estrutura contada ao longo do tempo na fazenda CAB em 2006 .................................................................................................................. 36 Figura 1.15: Porcentagem de frutificação de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultante dos diferentes tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Para cada tratamento foram feitas 60 repetições. Letras diferentes mostram diferenças significativas entre os tratamentos .................................. 37 Figura 1.16: Número de sementes por flor (média e desvio-padrão) de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultante de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006 ........................................... 37 Figura 1.17: Porcentagem de germinação das sementes de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal de frutos obtidos por diferentes tratamentos de polinização ................... 38

ix

Figura 1.18: Germinação de sementes de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultantes de quatro tratamentos ao longo do tempo. Este experimento foi realizado em duas etapas na Casa de vegetação do Departamento de Botânica da UFMG, entre fevereiro e março de 2007. (a) Primeira metade das sementes e (b) segunda metade das sementes ................................................................................................................... 39 e 40 Figura 1.19: Comprimento da raiz das plântulas (média e desvio-padrão), em centímetros, de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultantes de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. O número de plântulas em cada tratamento encontra-se sobre as barras................................................ 41 Figura 1.20: Comprimento do hipocótilo das plântulas (média e desvio-padrão), em centímetros, de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultantes de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. O número de plântulas em cada tratamento encontra-se sobre as barras. Letras diferentes mostram diferenças significativas entre os tratamentos.................................................... 42 Figura 1.21: Massa seca de plântulas (média e desvio-padrão), em gramas, de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultantes de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Letras diferentes mostram diferenças significativas entre os tratamentos................................................................... 43 Figura 1.22: Massa seca de sementes (média e desvio-padrão), em gramas, de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultantes de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006............................................ 44 Figura 1.23: Comprimento da fibra (média e desvio-padrão), em milímetros, de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultante de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Letras diferentes indicam diferenças significativas entre os tratamentos................................................................... 45 Figura 1.24: Finura da fibra (média e desvio-padrão), em micronaire, de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultante de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Letras diferentes mostram diferenças significativas entre os tratamentos................................................................... 46 Figura 1.25: Resistência das fibras (média e desvio-padrão), em cN/ tex, de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultante de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Letras diferentes mostram diferenças significativas entre os tratamentos................................................................... 47

Figura 1.26: Alongamento da fibra (média e desvio-padrão), em porcentagem, de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultante de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Letras diferentes mostram diferenças significativas entre os tratamentos................................................................... 48

x


hirsutum latifolium cv. Delta Opal em uma localidade do Distrito Federal. Figura 2.1: Estimativa e intervalo de confiança das riquezas em espécies nas flores do algodoeiro, nos dois anos de levantamento realizado na Embrapa Hortaliças, DF, estimadas por Jackknife.................................................................................................... 61 Figura 2.2: (a) Curva do coletor (número acumulado de espécies de abelhas observadas a cada ida ao campo) na Embrapa Hortaliças, DF, em 2005 e 2006; (b) Riqueza de abelhas, segundo estimativa Jackknife, em relação ao número de observações para a área de estudo na Embrapa Hortaliças, em 2005 e 2006 .............................................................. 63 Figura 2.3: Cinco das espécies mais comuns de abelhas visitantes florais de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal fotografadas na Embrapa Hortaliças em 2006. (a) Apis mellifera pousada sobre as pétalas e (b) coletando néctar (note que a abelha toca as anteras); (c) Paratrigona lineata (apontada pela seta vermelha) pousada sobre a pétala (note que a abelha não toca as anteras); (d) Melissodes nigroaenea sobre as anteras, coletando pólen; (e) Melissoptila cnecomala sobre as anteras, coletando pólen; (f) espécie não identificada de Halictidae (apontada pela seta vermelha) sobre as anteras, coletando pólen.................................................................................................................................. 64 Figura 2.4: (a) Flor de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal com um orifício no cálice (apontado pela seta vermelha) por onde operárias de Trigona spinipes pilhavam o néctar floral; (b) duas operárias de T. spinipes sobre a superfície externa das brácteas de uma flor de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal, realizando a trofalaxia........ 68 Figura 2.5: Macho de Ptilothrix cfr. plumata sobre as anteras de uma flor de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na Embrapa Hortaliças, DF. Note a presença de grãos de pólen aderidos por todo o corpo da abelha .................................................................. 68 Figura 2.6: Recurso coletado (néctar e/ou pólen), em porcentagem, por algumas espécies ou grupo de abelhas visitantes florais de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Os números acima das barras são os números de observações ...................................................................................................................... 71 Figura 2.7: (a) Indivíduos de diferentes espécies de abelhas (em porcentagem) que saem da flor de G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal com grãos de pólen aderidos ao corpo e (b) indivíduos de diferentes espécies de abelhas (em porcentagem) que saem da flor do algodoeiro com grãos de pólen aderidos em diferentes partes do corpo (pernas, dorso e ventre). As observações foram realizadas na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. O número de observações encontra-se sobre as barras ........................................................ 72

xi

Figura 2.8: Porcentagem de indivíduos (abelhas) observados (a) chegando na flor de G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal pela corola ou estigmas/estames e (b) saindo da flor pela corola ou estigmas/estames. As observações foram realizadas na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Os números acima das barras são os números de observações ........................................................................................................................................... 73 Figura 2.9: Porcentagem de indivíduos (abelhas) que tocam (a) os estigmas e (b) as anteras das flores de G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal durante a visita. As observações foram realizadas na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Os números acima das barras são os números de observações ...................................................................... 74

xii

LISTA DE TABELAS

CAPÍTULO 1: Biologia floral, fenologia da floração, sistema reprodutivo e importância da polinização cruzada para a melhoria de características industriais da fibra de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal.

Tabela 1.1: Velocidade de germinação das sementes de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultantes de quatro tratamentos do sistema reprodutivo. Este experimento foi realizado em duas etapas (1ª e 2ª metade das sementes), na Casa de vegetação do Departamento de Botânica da UFMG, entre fevereiro e março de 2007. A unidade de velocidade é dada em dias-1............................................................................ 38 CAPÍTULO 2: Visitantes florais e principais polinizadores das flores de Gossypium

hirsutum latifolium cv. Delta Opal em uma localidade do Distrito Federal. Tabela 2.1: Espécies de abelhas, tamanho dos indivíduos e número de indivíduos [machos (♂) e/ou fêmeas (♀)] coletados em flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na área experimental da Embrapa Hortaliças (DF) em 2005 e 2006.............. 62 Tabela 2.2: Visitante floral observado na primeira visita; total de flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal que receberam a primeira visita; total de frutos produzidos após a primeira visita; número de sementes produzido por flor visitada (média e desvio-padrão); porcentagem de visitas em que as abelhas tocaram os estigmas e as anteras durante a primeira visita a flor.............................................................................. 66 Tabela 2.3: Tempo de visita (média e desvio-padrão), em segundos, de alguns visitantes às flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006............................................................................................................................. 69 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Tabela 3.1: Avaliação do potencial das abelhas das espécies coletadas nas flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na Embrapa Hortaliças-DF agirem na transferência de genes do algodoeiro transgênico para outros cultivos não-transgênicos da mesma raça (Ghl), para a raça marie-galante (Ghmg), para outras espécies de Gossypium (G. barbadense [Gb]), (G. mustelinum [Gm]) e para outras Malvaceae no Brasil, com base na sua eficiência como polinizador das flores da cultivar estudada, sua abundância nas flores, se os indivíduos carreiam pólen em seus corpos e a qual distância este pólen pode ser carreado ...................................................................................................... 93 e 94

Tabela 3.2: Avaliação do potencial de impacto do algodoeiro Bt sobre as abelhas com base no recurso coletado nas flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na Embrapa Hortaliças-DF e nas observações destas como carreadoras de pólen das flores................................................................................................................................. 97

xiii

RESUMO

Desde 2005 o algodoeiro geneticamente modificado (GM), contendo o gene do Bacillus thuringiensis (Bt), vem sendo cultivado no Brasil. Gossypium hirsutum (Malvaceae) é a espécie de algodoeiro mais cultivada no mundo e a raça latifolium cultivar Delta Opal é a mais plantada no Brasil e é aquela que recebeu o gene do Bt. Há no país outra raça e outras duas espécies de algodoeiro que, quando cruzadas com o algodoeiro Bt, produzem descendentes férteis, com a transmissão e expressão do gene para a proteína Bt. Este estudo está inserido no projeto de biossegurança do algodão Bt no Brasil, executado pela Embrapa com a colaboração de outras instituições, e teve como objetivos: (1) estudar aspectos da biologia floral, a fenologia da floração e o sistema reprodutivo de G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal; (2) verificar a importância da polinização cruzada para a melhoria de características industriais da fibra desta cultivar e (3) identificar as abelhas visitantes florais e, dentre essas, as principais polinizadoras das flores desta cultivar em uma localidade do Distrito Federal. A antese inicia-se antes do nascer do sol e a deiscência das anteras ocorre poucas horas depois. O volume máximo de néctar floral foi alcançado no meio do dia e a concentração máxima foi registrada no meio da tarde. Os estigmas permanecem receptivos ao longo do dia da antese e até a manhã seguinte. A polinização cruzada manual (PCM) não proporcionou um aumento no vigor de heterozigose, talvez pela baixa diversidade genética na cultivar estudada. A PCM também não afetou as características industriais da fibra. Foram coletadas 365 abelhas de 32 espécies, elevando para 42 o número conhecido de espécies de abelhas visitantes das flores desta cultivar no DF. As abelhas (e.g. Apis mellifera, Melissodes nigroaenea e Melissoptila cnecomala) são agentes polinizadores eficientes do algodoeiro na área de estudo. As medidas atualmente utilizadas no país para barrar o fluxo gênico do algodão Bt (e.g. áreas de exclusão), via pólen, provavelmente têm uma eficiência relativa, pois, a distância a que o pólen pode ser carreado para fora de um algodoal depende das espécies de abelhas presentes nas flores dos cultivos nos vários locais. Além disso, a distribuição de Gossypium barbadense é muito ampla no país, sendo encontrada em fundos de quintais e pequenas propriedades rurais localizadas em regiões que estão fora das áreas de exclusão do plantio deste transgênico e não se pode descartar a possibilidade da ocorrência de fluxo gênico para outras Malvaceae que também se encontram fora das zonas de exclusão. Propõe-se: (1) que cada região produtora tenha um plano de manejo diferenciado para o algodoeiro GM e as distâncias seguras entre os plantios transgênicos, os cultivos de algodão convencional e as áreas de vegetação natural sejam estabelecidas regionalmente, levando em conta a fauna de abelhas e a paisagem e (2) a proibição da apicultura migratória nas proximidades dos plantios GM. Há espécies de abelhas, principalmente as que coletam o pólen do algodoeiro, que potencialmente podem ser intoxicadas, direta ou indiretamente, pelas proteínas Bt e algumas possíveis conseqüências disso são: (i) a queda na produtividade de outras plantas cultivadas e não cultivadas pela mortandade de seus polinizadores, caso eles também visitem as flores do algodoeiro; (ii) a falta de frutos e sementes para outros animais que dependem dos “serviços de polinização” prestados pelas abelhas mortas nos algodoais e (iii) prejuízos à indústria apícola, caso novas variedades de algodão GM sejam tóxicas a Apis mellifera.

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ABSTRACT

Since 2005, genetic modified (GM) cotton containing a Bacillus thuringiensis (Bt) gene is being cultivated in Brazil. Gossypium hirsutum (Malvaceae) is the most cultivated cotton species in the world and the race latifolium, cultivar Delta Opal is the most planted in Brazil. It is, also, the one that received the Bt gene in this country. There are another race and two other cotton species throughout the country that, when crossed with the Bt cotton, produce fertile descendants, with the transmission and expression of the Bt gene. This study is part of a Brazilian GM-cotton biosafety project developed by Embrapa with the coloboration of other institutions, and has the following aims: (1) to study some aspects of the floral biology, the floral phenology and the breeding system of G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal; (2) to verify how important is cross pollination for some industrial characteristics of Delta Opal’s fibers and (3) to identify flower-visiting bees and, among these, the main pollinators of flowers of this cultivar in one locality in the Distrito Federal (DF). Anthesis begins before the sunrise and anther opening happens a few hours later. The maximum floral-nectar volume was reached at noon and its higher concentration was recorded at mid afternoon. The stigmas are receptive throughout the anthesis day and until the following morning. The manual cross pollination (MCP) did not contribute to vigor increase, maybe due to the low genetic variability within this cultivar. The MCP also did not affect the industrial characteristics of the fibers. A sample of 365 bees of 32 species was obtained, increasing the total number of bee species known to visit cotton flowers to 42 in the DF. Bees (e.g. Apis mellifera, Melissodes nigroaenea and Melissoptila cnecomala) are efficient cotton pollinators in the studied area. The security rules that are being applied in Brazil to avoid gene flow from Bt cotton (e.g. exclusion zones), via pollen, probably have just a relative efficiency, since the distance for which pollen can be carried out of the cotton fields depends on the bee species present on flowers of this crop in different locations. Moreover, the distribution of Gossypium barbadense is very large in the country, where it can be found in backyards and small rural properties located in regions out of the exclusion areas for GM cultivation and the possibility can not be discarded of transgene flow to other Malvaceae found out of the exclusion areas. We propose here: (1) that each region must have its own management plan for the GM cotton and that the secure distances between GM crops, non-GM cotton fields and the areas with native vegetation should be established regionally, depending on the local bee-fauna composition and landscape and (2) the prohibition of migratory beekeeping in the proximity of GM crops. There are bee species, especially the ones that collect cotton pollen, that eventually could be directly or indirectly intoxicated by Bt proteins, with the following possible consequences: (i) lower productivity of other crops and other non-cultivated plants due to the death of their pollinators, if they also visit GM cotton flowers; (ii) reduced availability of fruits and seeds to other animals that depend on “pollination services” provided by the bees killed on GM cotton fields and (iii) losses in the beekeeping industry, if new races of GM cotton show to be toxic to Apis mellifera.

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INTRODUÇÃO GERAL — O ALGODOEIRO NO BRASIL

O algodoeiro (Gossypium spp. – Malvaceae) é considerado uma cultura chave no

mundo (Ruan, 2005; Brookes & Barfoot, 2006) e o Brasil é o quinto produtor mundial

desta cultura, atrás da China, Estados Unidos, Índia e Paquistão (USDA/FAS, 2007). A

produção brasileira na safra 2006/2007 foi de 2.383.900 t para o algodão em caroço e

1.524.400 t para o algodão em pluma, colhidos em uma área de 1.096.900 ha (CONAB,

2007; USDA/FAS, 2007).

O gênero Gossypium L. reúne 52 espécies (Barroso & Freire, 2003), que ocorrem em

regiões relativamente áridas da África, Oriente Médio, Austrália e Américas do Norte e

do Sul (Fryxell et al., 1992). Somente quatro espécies (Gossypium arboreum L., G.

herbaceum L, G. barbadense L. e G. hirsutum L.), contudo, foram domesticadas e são

cultivadas comercialmente (Free, 1970; McGregor, 1976; Wendel et al., 1992). As

sementes do algodoeiro, apesar de apresentarem um valor comercial apenas cerca de 20%

do valor da fibra, são também comercializadas para o plantio, fabricação de óleos e

alimentação do gado (McGregor, 1976; Wendel et al., 1992; Ruan, 2005).

Entre as quatro espécies cultivadas, G. arboreum e G. herbaceum de origem asiática e

diplóides (2n = 2x = 26), têm sua domesticação datada em aproximadamente 5.000 anos

e cultivo restrito principalmente ao Velho Mundo (Ásia e África); G. barbadense L. e G.

hirsutum L., por outro lado, espécies alotetraplóides (2n = 4x = 52), originárias do Novo

Mundo são de cultivo cosmopolita (Free, 1970; McGregor, 1976; Wendel et al., 1989;

Small et al., 1998; Barroso & Freire, 2003; Lacape et al., 2007). Gossypium hirsutum é a

espécie mais cultivada no mundo, sendo responsável por cerca de 90% da produção

mundial de fibra (McGregor, 1976; Wendel et al., 1992; Cia et al., apud Moresco, 2003;

Han et al., apud Ruan, 2005).

O cultivo do algodoeiro no Brasil ocorre em três regiões (Fontes et al., 2006), que

diferem enormemente em características topográficas, climáticas e sócio-econômicas. A

região produtora do Nordeste, representada pelos estados do Maranhão, Piauí, Ceará, Rio

Grande do Norte, Paraíba, Pernambuco, Alagoas e Sergipe (11% da área produtora), tem

sua produção em pequenas propriedades, com produtividade de até 400 kg de fibra/ha e

totalizando 2,5% da produção nacional. A região Meridional, composta pelos estados do

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Paraná e São Paulo, é a segunda maior produtora de algodão no país (12% da área

produtora), sendo responsável por 10,2% da produção de fibra. Já a região Centro-Oeste,

representada pelos estados do Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Goiás, Distrito Federal,

Minas Gerais e Bahia, é a maior produtora de algodão no país (76,5% da área e 87% da

produção de fibra), chegando a produzir 2.000 kg de fibra/ha em grandes fazendas

altamente mecanizadas (Freire, 1998; Capalbo & Fontes, 2004; Fontes et al., 2006).

O algodoeiro cultivado apresenta uma série de pragas e doenças já bem conhecidas,

que podem reduzir muito a sua produtividade, causando grandes prejuízos econômicos

(Beltrão, 1997; Fontes et al., 2006). Nas principais regiões produtoras do Brasil, são

efetuadas, em média, 18 aplicações de praguicidas químicos durante o ciclo da cultura,

sendo que o uso de produtos químicos para o controle de pragas pode representar até 25%

do custo da produção (Beltrão, 1997). Este modo de produção, caracterizado pelo cultivo

em larga escala de uma só cultura com a intensa aplicação de praguicidas provoca a perda

de hábitats naturais e a contaminação de rios e solos, com conseqüente intoxicação e

morte de animais, plantas e microrganismos, além da seleção de pragas resistentes

(Carson, 1962; MacDonald & Johnson, 2000; Aizen, 2002; Ruijter, 2002; Dale et al.,

2002). Neste contexto, as plantas transgênicas têm sido introduzidas, na expectativa de

que venham a possibilitar uma redução massiva no uso de praguicidas nos cultivos

agrícolas e, com isso, uma minimização dos impactos causados por estes produtos no

ambiente (Dale et al., 2002).

A adoção de cultivares geneticamente modificados (GM) tem se espalhado

rapidamente pelo mundo (Llewellyn et al., 2007). Raças de algodoeiro GM resistentes a

insetos, contendo genes do Bacillus thuringiensis (Bt), foram desenvolvidas e plantadas

comercialmente a partir de 1996 nos Estados Unidos e Austrália (Sá & Romano, 2003).

Desde então, outros países como a África do Sul, Argentina, China, Índia, Indonésia e

México aderiram ao cultivo deste transgênico (Barroso & Freire, 2003; Brookes &

Barfoot, 2006). O algodoeiro GM resistente a herbicida, principalmente ao glifosato, foi

plantado comercialmente nos EUA a partir de 1997. Austrália, Argentina e África do Sul

são os outros países que aderiram ao plantio deste transgênico. Em 2006, os cultivos de

algodoeiro GM representaram 13% (13.400.000 ha) da área plantada com plantios

geneticamente modificados no mundo (James, 2007).

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No Brasil, em 2005, a Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio)

forneceu o parecer técnico à Monsanto do Brasil, liberando o cultivo comercial do

Algodão Bt, cujos insetos-alvo são algumas Lepidoptera praga, como o curuquerê-do-

algodão (Alabama argillacea – Noctuidae), a lagarta-rosada (Pectinophora gossypiella –

Gelechiidae) e a lagarta-da-maçã (Heliothis virescens – Noctuidae) (CT Brasil &

CTNBio, 2005). A cultivar que recebeu o transgene foi G. hirsutum latifolium cv. Delta

Opal e seu nome comercial é NuOpal (MDM, 2007b).

Recentemente, foi descoberta uma linhagem de Bt que produz uma proteína tóxica

para o Anthonomus grandis (Coleoptera: Curculionidae), comumente conhecido como

“bicudo-do-algodoeiro”, principal praga do algodoeiro nas Américas (Santos et al.,

2003), e para Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae). Portanto, provavelmente,

em breve, novas cultivares de algodoeiro transgênico conterão o gene para codificar esta

nova proteína (Grossi-de-Sa et al., 2007).

Apesar de alguns argumentarem que, com o uso do algodoeiro Bt, menos praguicidas

são aplicados nestes cultivos (e.g. Betz et al., 2000; Ward & Ward, 2002; Marvier et al.,

2007), não se pode descartar os riscos potenciais de hibridização e escape de genes deste

transgênico para outras plantas, além dos prejuízos a organismos não-alvo, como os

polinizadores (Ellstrand et al., 1999; OGTR, 2002; Silveira, 2003).

Gossypium hirsutum L., G. barbadense L. e G. mustelinum Miers ex Watt são as

espécies de algodoeiro encontradas em território brasileiro, sendo G. mustelinum uma

espécie não cultivada, perene, endêmica da região nordestina brasileira e que se encontra

ameaçada de extinção (Pickersgill et al., 1975; Barroso & Freire, 2003). Gossypium

barbadense apresenta porte arbóreo, é perene e endêmica da América do Sul (Barroso &

Freire, 2003; Fontes et al., 2006). Esta espécie encontra-se no Brasil na forma semi-

domesticada, sendo representada por duas raças no país, G. barbadense raça brasiliense

(originária da Amazônia) e G. barbadense raça barbadense (originária do norte da

Colômbia e sul do Equador). A distribuição desta espécie é muito ampla no país, sendo

encontrada em fundos de quintais e, raramente, em pequenas lavouras não comerciais

abandonadas (Barroso & Freire, 2003; Souza, 2006). Gossypium hirsutum apresenta duas

raças no Brasil. A primeira é G. hirsutum raça marie-galante, conhecida como “mocó”,

cujas plantas são perenes e apresentam o porte arbóreo (Stephens, 1965; Pickersgill et al.,

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1975; Wendel et al., 1992; Barroso & Freire, 2003). Esta era cultivada em larga escala no

nordeste brasileiro até a chegada do bicudo-do-algodoeiro no país, em 1983 (Barbosa et

al., apud Ribeiro, 2007), que provocou enormes perdas na produção de algodão com

resultante declínio do plantio desta raça no país. Atualmente, a raça marie-galante é

cultivada em pequenos plantios na região do Seridó (Paraíba e Rio Grande do Norte) e

plantas isoladas são encontradas em fundos de quintais no nordeste e norte do país

(Barroso & Freire, 2003; Fontes et al., 2006). A segunda raça, de porte arbustivo, G.

hirsutum raça latifolium conhecida "algodoeiro anual", é largamente cultivada no Brasil,

onde é encontrada exclusivamente sob a forma cultivada (Barroso & Freire, 2003).

O algodoeiro apresenta algumas características que possibilitam a autofertilização.

Todavia, estudos têm demonstrado que a polinização cruzada possibilita uma maior taxa

de fertilização de óvulos no ovário e, com isso, uma maior produção de frutos com mais

sementes e fibras (e.g. Stephens, 1956; Free, 1970; McGregor, 1976; Richards, 2001;

Khan, 2002; Solang et al., 2002). Outrossim, McGregor (1976) afirma que o pólen que

contata o estigma como resultado da autopolinização espontânea, normalmente, toca

apenas a base do estigma. Neste caso, a polinização ocorre, porém, a máxima fertilização

não é atingida.

As flores do algodoeiro são completas (Barroso & Freire, 2003) e apresentam grãos

de pólen relativamente grandes e viscosos que dificilmente são transportados pelo vento

(e.g. McGregor, 1976; Erickson, 1983). Portanto, para a ocorrência de polinização

cruzada, há a necessidade de agentes polinizadores que, normalmente, são insetos

(Erickson, 1983). Dentre estes, algumas espécies de abelhas são "candidatas" a serem as

polinizadoras mais efetivas das espécies cultivadas de Gossypium (McGregor, 1976;

Erickson, 1983).

Inventários dos visitantes florais do algodoeiro realizados no Brasil (Malerbo-Souza

et al., 2002; Sanchez & Malerbo-Souza, 2004; Melo & Zanella, 2005; Pires et al., 2004 e

2006), verificaram que diferentes grupos de abelhas visitam as flores do algodoeiro em

diferentes regiões e localidades do país, como Silveira (2003) já havia sugerido. Contudo,

nenhum estudo sobre a biologia floral e somente um sobre os polinizadores e o sistema

reprodutivo do algodoeiro (Melo & Zanella, 2005) foi realizado no país. Silveira (2003)

sugeriu que o tamanho do cultivo e o ambiente em volta das áreas cultivadas e, ainda, a

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intensidade da utilização de praguicidas na cultura e em suas vizinhanças sejam fatores

determinantes de quais espécies de abelhas possivelmente seriam encontradas nas flores

do algodoeiro. Além disso, é importante se considerar a região biogeográfica e quais

espécies de abelhas ocorrem nesta região.

Estudos utilizando o cruzamento manual entre raças e espécies de Gossypium

presentes no Brasil verificaram a produção de descendentes férteis, inclusive com a

transmissão e expressão do transgene para a proteína Bt (Freire, apud Barroso & Freire,

2003). Além do mais, há, no Brasil, muitas espécies de abelhas potencialmente capazes

de realizar a polinização cruzada das espécies de Gossypium (Silveira, 2003; Pires et al.,

2004, 2006). Por isso, o fluxo gênico entre raças transgênicas e as raças tradicionais, as

raças ferais e a espécie nativa de algodão pode contribuir para uma redução da

variabilidade genética do gênero Gossypium (Barroso & Freire, 2003; Silveira, 2003).

Outrossim, existe a questão da introdução indesejável de transgenes em outras Malvaceae

(Silveira, 2003).

Há ainda a possibilidade de efeitos negativos dos cultivares de algodão Bt sobre os

organismos não-alvo, como os visitantes florais, em geral, e os polinizadores, em

particular. Os cultivares de algodão Bt, quando em floração, representam uma enorme

concentração de recursos alimentares para as abelhas e as proteínas codificadas pelo gene

do Bt, introduzidos no genoma da planta e presentes no pólen, podem eventualmente

apresentar-se tóxicas para esses insetos (Silveira, 2003).

Apesar de alguns trabalhos mostrarem que a proteína Bt é relativamente não tóxica

para Apis mellifera (e.g. Cantwell & Shieh, 1981; Liu et al., 2005), há que se considerar

que, para um grupo tão diversificado como o das abelhas, diferentes espécies podem

apresentar diferentes suscetibilidades a essa e a outras substâncias. As abelhas podem ser

afetadas diretamente, ao se alimentarem do pólen contendo a proteína tóxica ou,

indiretamente, pelo aumento da taxa de mortalidade de suas larvas devido à eliminação

de microorganismos responsáveis pelo processamento e conservação do alimento

aprovisionado nos ninhos. Uma conseqüência da mortalidade das abelhas seria, por

exemplo, a diminuição da produtividade das culturas de algodão (Silveira, 2003).

Este estudo faz parte de um projeto mais amplo que vem sendo conduzido pela

Embrapa desde 2003, com a parceria de outras instituições como a UFMG, na área de

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biossegurança de plantas GM e que tem como objetivo principal desenvolver protocolos

para a avaliação de risco ambiental dessas plantas transgênicas. Portanto, com o cultivo e

comercialização do algodoeiro Bt no país, é fundamental a busca por informações básicas

necessárias à execução de análises dos riscos que esses novos cultivares poderiam vir a

representar para os visitantes florais e polinizadores, tanto domesticados (Apis mellifera)

como os silvestres, e para as populações selvagens de Gossypium e outras Malvaceae

(Silveira, 2003).

OBJETIVOS GERAIS

Este trabalho tem como objetivo fornecer dados de comportamento das abelhas nas

flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal que possam ser utilizados na

avaliação de risco de contaminação destes visitantes florais por raças transgênicas de

algodoeiro e nas avaliações do fluxo gênico entre o algodoeiro transgênico, outros

algodoeiros e outras Malvaceae.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Estudar aspectos da biologia floral, a fenologia da floração e o sistema reprodutivo de

G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal;

2. Verificar a importância da polinização cruzada para a melhoria de características

industriais da fibra de G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal; e

3. Identificar os visitantes florais e principais polinizadores das flores de G. hirsutum

latifolium cv. Delta Opal no Distrito Federal.

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CAPÍTULO 1: Biologia floral, fenologia da floração, sistema reprodutivo e importância da polinização cruzada para a melhoria de características industriais da fibra de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal.

INTRODUÇÃO

Malvaceae tem distribuição predominantemente pantropical e reúne 4.200 espécies

distribuídas em 250 gêneros. No Brasil, ocorrem aproximadamente 80 gêneros e 400

espécies (Souza & Lorenzi, 2005).

Os algodoeiros da espécie Gossypium hirsutum são perenes e a raça latifolium

apresenta porte arbustivo, atingindo de 1 m a 2 m de altura ou mais (Hayward, 1938;

Anderson, 1988). Com o processo de domesticação, G. hirsutum latifolium tornou-se uma

planta anual (Azevedo et al., 2003). Sobre os plantios da cultivar Delta Opal, amplamente

plantada no Brasil (MDM, 2007a), são aplicados controladores de crescimento para que

os metabólitos sejam direcionados para as estruturas reprodutivas (Nobrega, apud

Severino et al., 2003). Com isto, os indivíduos atingem no máximo 1,60 m de altura

(MDM, 2007a).

A biologia floral consiste no estudo de todos os eventos da “vida da flor,” sendo

fundamental para a compreensão das interações entre as flores e os polinizadores (Faegri

& van der Pijl, 1966; Zen & Acra, 2005). Alguns estudos sobre a biologia floral de G.

hirsutum já foram realizados em outros países (e.g. Hayward, 1938; Free, 1970;

McGregor, 1976 e referências citadas por ele; Butler et al., 1972), porém nenhum estudo

com este enfoque foi realizado para as cultivares plantadas no Brasil.

O período e a intensidade da floração de uma espécie podem mudar, dependendo do

ambiente em que as plantas se encontram (Newstrom et al., 1994). O início da floração

de G. hirsutum ocorre aproximadamente entre 50 e 60 dias após o plantio, como

verificado nos Estados Unidos e no Brasil (McGregor, 1976; Fuzatto, 1999), e pode

ocorrer até aproximadamente 90 dias após o plantio, como constatado na Grécia

(Avgoulas et al., 2005). O período de floração pode durar de 60 dias (nos EUA —

McGregor, 1976) a até 150 dias (janeiro a maio, como verificado para o centro-oeste

brasileiro — Barroso & Freire, 2003), sendo que o pico da floração é atingido quando há,

no máximo, três (Free, 1970) ou quatro (McGregor, 1976) flores abertas por planta por

dia. Segundo McGregor (1976), o número de flores por planta é determinado por vários

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fatores como disponibilidade de nutrientes, água, genótipo e densidade de plantas na área

de cultivo.

As flores de G. hirsutum são campanuladas, completas e grandes (5 cm a 10 cm de

altura por 5 cm de diâmetro) (Hayward, 1938; McGregor, 1976; Barroso & Freire, 2003).

O cálice é constituído por sépalas verdes e unidas que envolvem a corola (Free, 1970;

Anderson, 1988). A corola é composta por cinco pétalas espiraladas unidas na base. Elas

apresentam cor que varia de creme a amarelo pálido quando as flores se abrem, ao nascer

do sol ou pouco depois, tornando-se rosas no período da tarde, fechando-se ao pôr-do-sol

e não se abrindo novamente (Hayward, 1938; Free, 1970; McGregor, 1976; Anderson,

1988). As pétalas se tornam avermelhadas no dia seguinte à antese e, ao final do terceiro

dia, secam e caem juntamente com a coluna estaminal, os estames e os estigmas,

persistindo apenas o ovário envolto pelo cálice e as brácteas (Hayward, 1938). O estilete

é único e é envolvido pela coluna estaminal. O ovário é súpero e possui, normalmente, de

quatro a cinco carpelos unidos, cada qual com cinco a dez óvulos (Hayward, 1938; Free,

1970; McGregor, 1976; Anderson, 1988). O número de estigmas varia de acordo com o

número de carpelos (Free, 1970) e, normalmente, já estão receptivos no momento em que

a flor se abre ou pouco antes (Loden, apud McGregor, 1976), mas sua receptividade cai

após o meio-dia (Janki, apud McGregor, 1976).

As flores de G. hirsutum apresentam de 90 a 100 estames monoadelfos formando uma

coluna estaminal (Hayward, 1938; Free, 1970; Anderson, 1988). Os grãos de pólen são

esféricos, relativamente grandes (81 µm a 143 µm), numerosos (cerca de 45.000 por flor),

de cor creme, recobertos por muitas espículas, viscosos, dificilmente transportados pelo

vento (Hayward, 1938; McGregor, 1976 e referências citadas por ele; Erickson, 1983;

Stewart, apud Barroso & Freire, 2003). A deiscência das anteras ocorre após o início da

antese (Free, 1970; Fontes et al., 2006) e os grãos de pólen podem permanecer viáveis de

12 horas (Free, 1970) a 24 horas (Cobley, apud Fontes et al., 2006) após a antese.

Os nectários florais de Gossypium hirsutum formam um anel nectarífero e constituem

parte da epiderme adaxial da base do cálice (Hayward, 1938). Estes nectários iniciam a

secreção do néctar poucas horas ou até poucos dias antes da antese. Neste caso, o néctar

fica indisponível para os visitantes florais até a abertura da flor (Free, 1970; McGregor,

1976). O horário de maior produção de néctar nas flores de G. hirsutum ocorre no meio

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da tarde, porém, a quantidade depende de fatores climáticos, da fertilidade do solo, da

disponibilidade de água e da raça envolvida (Kaziev, apud McGregor, 1976). Butler et al.

(1972) verificaram que o volume de néctar produzido por três raças de G. hirsutum,

cultivadas no Arizona (EUA), não apresentou diferenças significativas, com uma média

de 2,18 ± 2,40 µl por flor. McGregor (1976) apontou que o volume máximo de néctar

floral coletado de seis cultivares de G. hirsutum, também no Arizona, não ultrapassava 50

µl.

O néctar floral do algodoeiro que eventualmente seja removido por insetos é

parcialmente reposto pela secreção adicional, mas a produção diminui ao anoitecer

(Glushkov & Skrebtsov, apud Free, 1970) ou cessa quando as pétalas começam a mudar

de cor, indicando que a polinização ocorreu (Kaziev, apud McGregor, 1976). A

concentração do néctar floral de G. hirsutum é considerada alta, com valores entre 20% e

54% (Free, 1970; Butler et al., 1972; McGregor, 1976 e referências citadas por eles),

tendo chegado a 69% em um estudo realizado no Arizona (EUA) (McGregor, 1976).

Néctares florais com altas concentrações, como as citadas para G. hirsutum, são

freqüentemente atrativos às abelhas (Heinrich, 1975).

O estudo do sistema reprodutivo é fundamental para a compreensão da biologia

reprodutiva da espécie (Zen & Acra, 2005). Gossypium hirsutum é uma espécie

hermafrodita, capaz de se autopolinizar e autofertilizar. Entretanto, os frutos advindos da

autofertilização não possuem tantas sementes e fibras quanto aqueles resultantes de

fertilização cruzada (e.g. Stephens, 1956; Free, 1970; McGregor, 1976; Richards, 2001;

Khan, 2002; Solang et al., 2002). Free (1970) e McGregor (1976 e referências citadas por

ele) verificaram que, mesmo para raças autoférteis de G. hirsutum, há uma relação entre a

polinização cruzada e a taxa de fertilização de óvulos no ovário e, com isso, uma maior

produção de frutos com mais sementes e fibras.

A produção de frutos e sementes, a velocidade de germinação das sementes, o

tamanho das plântulas, a massa seca das sementes e plântulas são algumas variáveis

utilizadas para avaliar o vigor híbrido (ou vigor de heterozigose) em plantas e,

conseqüentemente, a importância da polinização cruzada na sua reprodução (Free, 1970;

McGregor, 1976 e referências citadas por ele; Solang et al., 2002; Wu et al., 2004;

Godoy et al., 2006; Basbag & Gencer, 2007). O vigor híbrido tem sido constatado em

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vários estudos de cruzamentos entre espécies de Gossypium e entre raças de G. hirsutum

(e.g. Free, 1970; McGregor, 1976 e referências citadas por ele; Solang et al., 2002; Khan,

2002; Wu et al., 2004). Entretanto, aparentemente, não há estudos sobre o vigor de

heterozigose resultantes do cruzamento entre indivíduos de uma mesma cultivar.

No caso do algodoeiro, outra estrutura que apresenta várias características

mensuráveis e que podem ser utilizadas para verificar a importância da polinização

cruzada é a fibra. As fibras do algodoeiro são células diferenciadas da epiderme do óvulo

que se originam pouco antes ou durante a antese (Hayward, 1938; Lang, apud Beasley,

1975; Ruan, 2005; Wilkins & Arpat, apud Xu et al., 2007), porém seu desenvolvimento é

dependente da fertilização dos óvulos, pois a protrusão da célula fibrosa da epiderme do

óvulo ocorre devido a alguns sinais hormonais que são derivados do embrião ou do

endosperma (e.g. Ruan, 2005).

A importância da polinização cruzada a partir da análise das fibras pode ser avaliada

sob diferentes perspectivas. Segundo os interesses da indústria têxtil, as fibras devem ser

longas, com uma grande uniformidade de comprimento, finas, resistentes e claras

(Deussen, apud Bolek, 2006), parâmetros estes que não necessariamente coincidem com

aqueles expressos no vigor híbrido, relacionados às necessidades biológicas/ecológicas

das plantas. As fibras produzidas por G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal são

consideradas de boa qualidade no mercado, apresentando, por exemplo, entre 30 e 33 mm

de comprimento, 3,8 e 4,5 MIC de finura, 28,7 cN/tex de resistência e um alongamento

de 7,1% (MDM, 2007a).

No Brasil, somente um estudo sobre o sistema reprodutivo de G. hirsutum foi

realizado, na Paraíba, por Melo e Zanella (2005). Nesse estudo, foi utilizado um híbrido

entre o G. hirsutum marie galante e G. hirsutum latifolium, além de outros híbridos

oriundos de cruzamentos realizados pela Embrapa.

Dado que G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal é uma das cultivares mais plantadas

no Brasil, de grande importância econômica, que foi utilizada no desenvolvimento da

cultivar transgênica plantada no país e é isolinha da cultivar GM (MDM, 2007b), torna-se

imperativa a busca por informações sobre sua biologia floral e sistema reprodutivo nas

áreas de plantio. Estas informações são importantes para o entendimento de como estas

plantas se comportam nas condições de cultivo, em cada região de estudo, fornecendo

11

dados que auxiliarão no entendimento das interações entre os polinizadores e a planta e

na determinação dos mecanismos de polinização desta cultivar de algodoeiro.

Com estes estudos, espera-se fornecer dados fundamentais à execução das análises de

risco e tomada de medidas para evitar o fluxo do transgene para as populações selvagens

de Gossypium e outras Malvaceae, além de permitir, também, a coexistência de culturas

transgênicas e não-transgênicas do algodoeiro.

OBJETIVOS

1) Estudar aspectos da biologia floral de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal,

verificando:

- Horário de antese e período de disponibilidade de pólen;

- Variação do volume e concentração do néctar ao longo do dia e do ciclo da cultura;

- Período de receptividade dos estigmas.

2) Estudar a fenologia da floração e o tempo de disponibilidade de flores de Gossypium

hirsutum latifolium cv. Delta Opal ao longo do ciclo da cultura;

3) Estudar o sistema reprodutivo de G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal verificando as

variáveis a seguir:

- O número de frutos e sementes;

- A porcentagem e a velocidade de germinação das sementes;

- Plântulas: massa seca, comprimento do hipocótilo e da raiz;

- A massa seca das sementes.

4) Estudar o efeito da polinização cruzada sobre a qualidade industrial da fibra

comparativamente à autopolinização, avaliando as seguintes características da fibra:

- O comprimento;

- A finura;

- A resistência e

- O alongamento.

12

MATERIAL E MÉTODOS

ÁREA E PERÍODO DE ESTUDO

Este estudo foi realizado em três áreas plantadas com Gossypium hirsutum latifolium

cv. Delta Opal no Distrito Federal. O clima da região é o Aw, tropical de savanas,

segundo a classificação de Köppen, com duas estações bem definidas, uma fria e seca

(entre maio e setembro) e outra quente e úmida (entre outubro e abril). A temperatura

máxima média é de 28,5oC e a mínima média é de 12,0 oC. A média de precipitação anual

para a região fica entre 1.200 mm e 1.800 mm (IBGE, 2007).

Uma das áreas se localiza no campo experimental da Embrapa Hortaliças (15º56’25’’

S; 48º07’56’’ W) (Figuras 1.1, 1.2a-d), no município do Gama. A área de cultivo da

Embrapa Hortaliças é plantada com várias espécies (e.g. cenoura, tomate e abóbora) em

rodízio contínuo. A Embrapa Hortaliças é delimitada, a norte, leste e sul por uma mata de

vegetação nativa e a oeste por uma estrada asfaltada e prédios da administração da

Embrapa Hortaliças (Figura 1.1). As outras áreas, situadas em cultivos comerciais de

algodão, localizam-se nas fazendas CAB (15º42’40’’ S; 47º34’09’’ W) (Figuras 1.1; 1.3a;

1.3c) e Coperbrás (15º45’09’’ S; 47º32’51’’ W) (Figura 1.1; 1.3b; 1.3d), no Núcleo Rural

Tabatinga, município de Planaltina. A fazenda CAB é inteiramente ocupada por

algodoais, sendo delimitada por outros plantios, principalmente soja, feijão e milho. Já a

fazenda Coperbrás apresenta uma área de cerrado sensu stricto, dentro da qual se

distribuem galpões para criação de galinhas e sua área cultivada é dividida entre plantios

de soja, milho e algodão. A fazenda é delimitada por outras fazendas, de cultivo de

algodão e soja, e pequenas propriedades rurais. As imagens de satélite foram obtidas no

Google Earth (2007).

A área total plantada com algodão na Embrapa Hortaliças, em 2005, foi de 0,45 ha e,

em 2006, de 0,3 ha. Nos dois anos de plantio, a área foi dividida em parcelas de 0,0375

ha, das quais quatro, num total de 0,15 ha, foram utilizadas neste estudo. A área total de

plantio de algodão na fazenda Coperbrás, em 2005, foi de 1.640 ha e, em 2006, de 1.200

ha. A fazenda CAB, em 2006, apresentou uma área de 475 ha com plantio de algodão.

Nessas fazendas, os estudos foram realizados dentro de um único talhão de 65 ha.

As três áreas foram manejadas com os mesmos tratos culturais: calagem e adubação

de solo, controle de invasoras e aplicação de reguladores de crescimento. O controle de

13

pragas nas fazendas CAB e Coperbrás foi realizado mediante aplicação periódica de

pesticidas agrícolas, inclusive nas áreas de estudo. No talhão de estudo, na fazenda

Coperbrás, em 2005, foram feitas 17 aplicações e, em outro talhão, onde os trabalhos de

campo foram conduzidos em 2006, foram feitas 24 aplicações de diferentes misturas de

praguicidas. Na fazenda CAB foram aplicados 18 diferentes misturas de praguicidas na

área de estudo.

Na Embrapa Hortaliças, os estudos foram realizados em parcelas que não receberam

nenhum tratamento químico contra pragas. Entretanto, essas parcelas podem ter recebido

resíduos, por deriva, dos praguicidas aplicados em parcelas próximas. As parcelas

tratadas para o controle de pragas receberam três aplicações de pesticidas, em 2005, e 11

em 2006. Neste último ano, nos dia 4, 7 e 20 de abril, todas as parcelas foram

pulverizadas com Bacillus thuringiensis para o controle de lagartas de Lepidoptera.

Os trabalhos de campo foram realizados durante o período de floração e colheita de

frutos (fevereiro a agosto) em 2005 e 2006.

14

Figura 1.1: Imagens de satélite do Brasil e do Distrito Federal com os locais de estudo apontados por setas amarelas.

Embrapa

Hortaliças

Faz. Coperbrás

Faz. CAB

Brasília

15

Figura 1.2: Imagens de satélite (a) da Embrapa Hortaliças (delimitada em vermelho) e (b) da área de plantio de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na Embrapa Hortaliças, próxima a uma mata de vegetação nativa. A seta amarela aponta para o local exato do plantio de algodoeiro. Fotografias (c) e (d) da área de estudo na Embrapa Hortaliças.

Embrapa Hortaliças

d

a b

c

16

Figura 1.3: Imagens de satélite (a) da área de estudo na Fazenda CAB, indicada pela elipse vermelha e (b) da fazenda Coperbrás, delimitada pela linha vermelha. A seta amarela indica a área de estudo nesta fazenda. Fotografias do plantio de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal nas fazendas CAB (c) e Coperbrás (d).

BIOLOGIA FLORAL

AAnntteessee ee ppeerrííooddoo ddee ddiissppoonniibbiilliiddaaddee ddee ppóólleenn

Os horários de antese e o período de disponibilidade de pólen foram obtidos na

Fazenda Coperbrás em 15/03/2005 e 03/03/2006 e na Fazenda CAB em 04/04/2006 e

13/06/2006. As observações foram realizadas de hora em hora, iniciando antes do

amanhecer (quando possível), quando as flores começavam a antese, até o horário em que

elas atingiam sua abertura máxima. A antese foi acompanhada pela medida do diâmetro

d

a

c

b

17

interno da abertura apical das flores. Para isto, utilizou-se um paquímetro. Trinta flores,

cada uma de uma planta diferente escolhidas arbitrariamente, foram medidas a cada hora.

Uma lupa de mão foi utilizada para verificar se as anteras estavam deiscentes e os grãos

de pólen expostos. Considerou-se o início do período de disponibilidade de grãos de

pólen como o horário em que se registrou a primeira flor com anteras já deiscentes.

VVaarriiaaççããoo ddoo vvoolluummee ee ccoonncceennttrraaççããoo ddoo nnééccttaarr aaoo lloonnggoo ddoo ddiiaa ee ddoo cciicclloo ddaa ccuullttuurraa

O volume de néctar secretado por flor e a sua concentração de açúcares total foram

verificados em três faixas de horários (9:30h-11:00h; 12:00h-14:00h e 14:45h-16:30h), na

Fazenda CAB, nos dias 10/03/2006, 05/05/2006 e 31/05/2006. Para isso, 90 flores em

pré-antese (que iriam abrir no dia seguinte) eram escolhidas arbitrariamente e ensacadas

com vual no dia anterior a cada data de amostragem. No dia seguinte ao ensacamento, o

néctar era retirado de cada flor aberta e a altura alcançada no microcapilar de 3 µl ou 5 µl

medida com paquímetro. O volume de néctar por flor ensacada era calculado pela

proporção preenchida do comprimento do microcapilar (3,2 mm). A concentração do

néctar, em porcentagem de açúcares, era medida com um refratômetro manual (marca

Bellimgham, mod. 45-81 Eclipse, resolução: 0,5% BRIX, alcance: 0 – 50% BRIX) com

capacidade de leitura de um volume mínimo de 1 µl.

Para verificar a faixa de horário em que havia a maior produção de néctar, calculou-se

a diferença entre os volumes médios de néctar nos três horários amostrados. Este

procedimento se fez necessário visto que a coleta do néctar floral é um procedimento que

destrói a flor e, por isso, não há como acompanhar a dinâmica de produção do néctar em

uma única flor ao longo do dia.

PPeerrííooddoo ddee rreecceeppttiivviiddaaddee ddooss eessttiiggmmaass

O método da polinização cruzada controlada (Dafni, 1992) foi utilizado para verificar

a receptividade dos estigmas ao longo do dia e na manhã seguinte à antese das flores.

Este teste foi realizado na Fazenda CAB nos dias 03 e 04/05/2006, 17/05/2006, 06, 07 e

21/06/2006. Para isso, flores em pré-antese foram emasculadas no dia anterior à antese

para evitar a autopolinização, marcadas e ensacadas. No dia da antese, diferentes grupos

de flores foram polinizados manualmente a cada duas horas a partir do momento em que

18

a maioria das flores apresentava suas anteras deiscentes (9:00 horas) até às 17:00 horas.

Imediatamente após a polinização, as flores eram ensacadas novamente para evitar a

deposição de pólen e/ou ataque de pragas. O pólen utilizado na polinização manual era

retirado de três flores abertas no dia, cada uma proveniente de um indivíduo diferente e,

em seguida, depositado sobre os estigmas das flores marcadas. Este procedimento era

repetido para cada flor polinizada, no momento da polinização. Parte das flores era

polinizada na manhã seguinte ao dia da antese (entre 9:00 h e 11:00 h), com pólen fresco

extraído de flores abertas no dia, para verificar se os estigmas ainda permaneciam

receptivos. Quarenta flores foram polinizadas em cada faixa de horário.

Os frutos secos derivados dos tratamentos foram armazenados individualmente em

saquinhos de papel e guardados em caixas de papelão seladas até o momento da análise.

A partir do número de frutos que se desenvolveram até a colheita, obteve-se a taxa de

frutificação para cada tratamento. Para cada fruto resultante dos tratamentos foi contado o

número de sementes desenvolvidas.

FENOLOGIA DA FLORAÇÃO

A fenologia da floração e o tempo de disponibilidade de flores ao longo do ciclo da

cultura foram acompanhados na Embrapa Hortaliças e na Fazenda CAB. As áreas foram

semeadas no meio da estação chuvosa, entre 03 e 05/12/2005 na fazenda CAB e em

07/12/2005 na Embrapa Hortaliças. As plantas não foram irrigadas até o momento da

colheita.

Os dados foram obtidos, na Embrapa Hortaliças, em 23/02/2006, 08, 15, 22 e

27/03/2006, 06 e 18/04/2006, 09 e 16/05/2006 e 02/06/2006 e, na Fazenda CAB, em

24/02/2006, 03/03/2006, 04 e 19/04/2006, 03, 23 e 31/05/2006, 06 e 13/06/2006. Em

cada uma dessas datas, 40 indivíduos diferentes, escolhidos ao acaso, foram observados

in situ, registrando-se o número de botões florais e de flores abertas no dia. A

porcentagem de cada uma destas estruturas foi obtida em relação ao total de botões e

flores contado ao longo destas datas.

19

SISTEMA REPRODUTIVO

No estudo do sistema reprodutivo, foram realizados, em 2006, seis tratamentos

controlados:

1. Agamospermia: flores isoladas no dia anterior à antese eram emasculadas, no dia da

antese, sem danificar o gineceu, após o que eram isoladas novamente com saquinhos de

vual;

2. Polinização cruzada manual: flores isoladas no dia anterior à antese eram

emasculadas e polinizadas manualmente, no dia da antese, com pólen de outras três flores

de indivíduos diferentes que haviam aberto no dia. Após este procedimento, as flores

eram isoladas novamente com saquinhos de vual;

3. Autopolinização manual: flores isoladas no dia anterior à antese eram polinizadas

manualmente, no dia da antese, utilizando-se o seu próprio pólen. Após este

procedimento, as flores eram isoladas novamente com saquinhos de vual;

4. Autopolinização espontânea: as flores eram apenas ensacadas com vual, para impedir

a ação de visitantes;

5. Natural: as flores eram apenas marcadas, não sendo ensacadas, permitindo a ação do

vento e dos visitantes. No dia seguinte à antese, elas eram isoladas para impedir o ataque

de pragas;

6. Anemofilia: as flores eram emasculadas e ensacadas com filó, no dia anterior à antese,

permanecendo isoladas para impedir a entrada de visitantes, mas permitindo a ação do

vento.

Todos os dados para este estudo foram coletados na Embrapa Hortaliças. Os

tratamentos foram distribuídos ao acaso no campo, através do sorteio das fileiras e

plantas de algodão. Como o algodoeiro apresenta de uma a, no máximo, quatro flores

abertas por dia, neste estudo, optou-se por trabalhar com uma flor por planta. Os

tratamentos foram realizados ao longo de seis dias em 2006 (05, 09, 10, 11, 12 e 17 de

abril), com um total de 10 flores marcadas para cada tratamento por dia. Portanto, 60

flores (repetições) foram utilizadas em cada tratamento.

Os frutos maduros (“capulhos”) resultantes desses tratamentos foram colhidos quando

totalmente secos já com suas fibras expostas. Em seguida, foram armazenados

individualmente em saquinhos de papel e guardados em caixas de papelão seladas até o

20

momento da análise (aproximadamente seis meses após a colheita). A partir do número

de frutos que se desenvolveram até a colheita, obteve-se a porcentagem de frutificação

para cada tratamento. Para cada fruto resultante dos tratamentos foi obtido o número de

sementes desenvolvidas.

Além disso, para cada tratamento foi obtida: (a) a porcentagem e a velocidade de

germinação das sementes; (b) a massa seca, o comprimento da raiz e do hipocótilo das

plântulas e (c) a massa seca de 100 sementes, em gramas. As sementes colocadas para

germinar não foram as mesmas utilizadas para a obtenção da massa seca.

Apesar de terem sido protegidos com os saquinhos de vual, muitos frutos, ainda

assim, foram atacados pela “lagarta rosada” (Pectinophora gossypiella – Lepidoptera).

Portanto, as sementes destinadas à germinação e pesagem foram separadas daquelas que

possuíam algum sinal de ataque.

Para determinar a porcentagem e velocidade de germinação, sementes dos

tratamentos autopolinização espontânea, autopolinização manual, polinização cruzada

manual e natural foram semeadas em copinhos plásticos (200 ml) com terra adubada e

umedecida e mantidas na casa de vegetação do Departamento de Botânica do Instituto de

Ciências Biológicas (ICB) da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) (Figura

1.4). As avaliações foram realizadas a cada 24 h, por 13 dias consecutivos e, em cada

vistoria, molhava-se a terra e contabilizava-se o número de sementes que haviam

germinado. Este experimento foi realizado nos meses de fevereiro e março de 2007 em

duas etapas, cada uma com 50 sementes por tratamento (50 x 4 = 200). Portanto, 400

sementes foram semeadas no total, 100 de cada tratamento.

a

21

Figura 1.4: Casa de vegetação do Departamento de Botânica da UFMG, onde ocorreu o experimento de germinação das sementes de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal. (a) Copinhos plásticos com terra adubada e umedecida, recém semeados; (b) plântulas quatro dias após a semeadura; (c) plântulas oito dias após a semeadura; (d) detalhe de plântulas do tratamento polinização cruzada manual (PCM), oito dias após a semeadura.

A porcentagem de germinação foi calculada pelo número de sementes germinadas em

relação ao número total de sementes plantadas em cada tratamento.

O vigor das sementes foi avaliado por vários parâmetros: (a) tempo de germinação (t

– fórmula abaixo, segundo Labouriau, 1983); (b) velocidade de germinação (v – fórmula

abaixo); (c) comprimento médio da raiz e do hipocótilo de todas as plântulas, medido

logo após sua retirada da terra; e (e) massa seca de 26 plântulas, em gramas, no 13o dia de

desenvolvimento (Figura 1.5).

Para obtenção do peso seco, tanto sementes quanto plântulas permaneceram por 24

horas em estufa a 90oC antes da pesagem.

a

c d

b

22

Σ (ni . ti) t = ________ Σ ni Onde, ni = número de sementes germinadas no dia; ti = dia (1º, 2º, 3º,...nº); t = tempo; Σ ni = total de sementes germinadas no tratamento.

1 v = ___ t Onde, v = velocidade de germinação; t = tempo. Obs.: A unidade da velocidade de germinação das sementes é dada em dias-1.

Figura 1.5: Plântula de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal colhida no 13o dia após a semeadura. (a) Comprimento do hipocótilo e (b) comprimento da raiz.

POLINIZAÇÃO CRUZADA E CARACTERÍSTICAS INDUSTRIAIS DA FIBRA

A Fundação Blumenauense de Estudos Têxteis (FBET) realizou as análises da fibra

no equipamento High Volume Instruments (HVI). Vinte capulhos de cada tratamento do

sistema reprodutivo, quantidade mínima necessária para que o HVI realize a análise,

foram enviados para a FBET. As fibras de cada tratamento foram colocadas

separadamente no equipamento que foi programado para realizar 20 pinçadas (repetições)

para cada característica analisada. Obteve-se uma média e um desvio-padrão para 17

características, das quais quatro foram consideradas neste estudo: o comprimento, a

finura, a resistência e o alongamento.

a b

23

A medida empregada aqui para representar o comprimento das fibras foi a UHM

(Upper Half Mean — FBET, 2004). Para se obter a UHM, uma quantidade de fibras

tomadas ao acaso é medida, calculando-se a média em milímetros da metade delas com

os maiores comprimentos. Atualmente, a indústria exige valores de UHM iguais ou

superiores a 28 mm (Resolução SAA, 2004).

A finura é obtida pela medição da resistência à passagem de ar em um chumaço de

algodão e é dada em micronaire (MIC), que significa microgramas por polegada (µg/pol).

A resistência é obtida em um ensaio em que as fibras são arranjadas de forma

paralela, num feixe laminar e tracionadas. Os resultados são expressos em centinewton

por tex (cN/tex), onde “tex” é o peso, em gramas, de 1.000m de fibra. O software do HVI

utiliza o micronaire da fibra para definir o seu “tex”.

O alongamento permite verificar a elasticidade da fibra quando tracionada. No

sistema HVI o alongamento é determinado a partir de 3,175 mm de comprimento, o que

significa que 3,175 mm correspondem a 100%; portanto, um alongamento de 1%

corresponde a um alongamento das fibras em 0,032 mm. No sistema HVI as fibras são

estiradas até o ponto de rompimento, o que permite registrar a curva de carga do

alongamento.

ANÁLISE DOS DADOS

Para testar se houve diferença entre os tratamentos em relação às porcentagens de

frutificação (receptividade dos estigmas e sistema reprodutivo) e porcentagens de

germinação de sementes resultantes dos tratamentos do sistema reprodutivo, utilizou-se o

teste do Qui-quadrado. Em todos os tratamentos, as médias foram comparadas pela

análise de variância (ANOVA), seguida de teste de Tukey a 5%, caso os dados

apresentassem distribuição normal (verificada pelo teste de Kolmogorov-Smirnov) e

homogeneidade de variâncias (avaliada pelo teste de Levene). Caso contrário, foi

empregado o teste de Kruskal-Wallis, equivalente não-paramétrico da ANOVA (Sokal &

Rohlf, 1995), seguido do teste de Dunn a 5%. As análises foram realizadas com o

programa BioEstat 4.0 (Ayres et al., 2005).

24

RESULTADOS

BIOLOGIA FLORAL

AAnntteessee ee ppeerrííooddoo ddee ddiissppoonniibbiilliiddaaddee ddee ppóólleenn

Os estágios da antese de G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal estão na Figura 1.6. A

antese tem início com o afastamento simultâneo das pétalas e, embora não tenha sido

realizado um acompanhamento do processo de deiscência das anteras, ficou claro que as

anteras se abriam sempre após o início da antese.

A Figura 1.7a ilustra uma flor iniciando a mudança de cor de suas pétalas, no final da

tarde do dia de sua antese e na Figura 1.7b pode-se observar o aspecto de uma flor

aproximadamente dois dias após a antese.

Notou-se, no final da floração, quando a umidade relativa do ar e a temperatura já

estavam mais baixas, que as flores que abriam em um dia permaneciam abertas até

aproximadamente o meio do dia seguinte ao da antese e, somente a partir daí, as pétalas

iniciavam o processo de mudança de cor, característica da senescência floral no

algodoeiro (Figura 1.7a-b).

Na fazenda Coperbrás, em 15/03/2005, o amanhecer ocorreu às 06:14 h e o processo

de antese iniciou-se antes das 06:00 h. Aproximadamente 90% das flores estavam abertas

no intervalo entre 09:00 h e 10:00 h (Figura 1.8a) e a deiscência das anteras ocorreu a

partir de 08:00 h nesta data.

No dia 03/03/2006, também na fazenda Coperbrás, o amanhecer ocorreu às 06:11 h e

a antese também iniciou-se antes das 06:00 h. Noventa por cento das flores encontravam-

se abertas no intervalo entre 09:00 h e 10:00 h (Figura 1.8b) e a deiscência das anteras

ocorreu a partir de 08:20 h.

Na fazenda CAB, em 04/04/2006, o amanhecer aconteceu às 06:17 h, e no horário de

chegada ao campo (04:00 h), já havia flores com um a dois centímetros de abertura. A

antese teve início antes de 04:00 h e aproximadamente 65% das flores encontravam-se

abertas no intervalo entre 9:00 h e 10:00 h (Figura 1.8c). A deiscência das anteras ocorreu

a partir das 8:20 h.

Em 13/06/2006, na fazenda CAB, o amanhecer ocorreu às 06:35 h, e no horário de

chegada ao campo (08:00 h), já havia flores com um centímetro de abertura. Portanto, a

antese iniciou-se antes de 08:00 h e se estendeu além das 12:00 h, sendo que cerca de

25

C.F

.Card

oso

40% das flores encontravam-se abertas no intervalo entre 11:00 h e 12:00 h (Figura 1.8d).

A deiscência das anteras ocorreu a partir de 09:00 h nesta data.

. Figura 1.6: Estágios da antese de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal. (a) botão floral em pré-antese; (b) Flor com abertura de até 1 cm; (c) Flor com abertura de 1 cm a 2 cm; (d) Flor totalmente aberta.

Figura 1.7: Flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal em diferentes fases de senescência. Em (a) flor no final da tarde do dia de sua antese, inciando o roseamento de suas pétalas e em (b) flor com aproximadamente dois dias após a antese, com as pétalas já escuras. Fotos foram tiradas em 10/03/2005, na Embrapa-Cenargen, Brasília-DF.

b a

a b c d

26

0

20

40

60

80

100

06:00 - 07:00 07:00 - 08:00 08:00 - 09:00 09:00 - 10:00

Intervalo de horário

% f

lore

sflores fechadas flores com 0 a 1 cm de abertura

flores com 1 a 2 cm de abertura flores abertas

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

06:00 - 07:00 07:00 - 08:00 08:00 - 09:00 09:00 - 10:00


% f

lore

s

flores fechadas flores com 0 a 1 cm de abertura


Figura 1.8: Porcentagem de flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal em diferentes estágios de antese ao longo da manhã na fazenda Coperbrás em (a) 15/03/2005 e (b) 03/03/2006. (Continua...)

(b)

(a)

27

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

04:00 - 05:00 05:00 - 06:00 06:00 - 07:00 07:00 - 08:00 08:00 - 09:00 09:00 - 10:00


% f

lore

s



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

08:00 - 09:00 09:00 - 10:00 10:00 - 11:00 11:00 - 12:00


% f

lore

s



(Continuação) Figura 1.8: Porcentagem de flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal em diferentes estágios de antese ao longo da manhã na fazenda CAB em (c) 04/04/2006 e (d) 13/06/2006.

(c)

(d)

28

VVaarriiaaççããoo ddoo vvoolluummee ee ccoonncceennttrraaççããoo ddoo nnééccttaarr aaoo lloonnggoo ddoo ddiiaa ee ddoo cciicclloo ddaa ccuullttuurraa

Nas três datas de amostragem houve um aumento na produção de néctar ao longo do

dia e verificou-se uma diferença significativa no volume de néctar entre os horários (H =

44,8512; gl = 2; p = 0,0000; H = 18,0321 gl = 2; p = 0,0001 e H = 42,1192 gl = 2; p =

0,0000, respectivamente para 10/03/2006, 05/05/2006 e 31/05/2006) (Figura 1.9a-c).

Nota-se que a porcentagem de flores sem néctar no primeiro horário (09:30 h às 11:00 h)

aumentou na medida em que a floração caminhou para o fim (Figura 1.9a-c).

Nas três datas, o primeiro horário amostrado apresentou um volume de néctar

significativamente menor que os outros intervalos e a maior produção ocorreu no intervalo

entre 12:00 h e 14:00 h. Entretanto, enquanto em março houve um decréscimo no volume

entre o meio do dia (12:00 h às 14:00 h) e o meio da tarde (14:45 h às 16:30 h) (Figura

1.9a), para as duas datas de maio, houve continuidade na produção de néctar no terceiro

horário (Figuras 1.9b e 1.9c).

O volume máximo de néctar coletado em uma única flor foi de 13,7 µL, no terceiro

intervalo do dia 31/05/2006.

No final da floração, houve uma diminuição da porcentagem de flores que

produziram néctar no primeiro horário (09:00 h às 11:00 h) e uma tendência do néctar ser

secretado mais tardiamente no dia (Figura 1.9a-c).

29

09:00 - 11:00 12:00 - 14:00 14:45 - 16:30


0

2

4

6

8

10

12V

olu

me

(µ

L)

09:00 - 11:00 12:00 - 14:00 14:45 - 16:30


0

2

4

6

8

10

12

Vo

lum

e (µ

L)

Figura 1.9: Volume de néctar (média e desvio-padrão) medido nas flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na fazenda CAB, DF, em três faixas de horário nos dias (a) 10/03/2006 e (b) 05/05/2006. Letras diferentes mostram diferença significativa entre os tratamentos. O número de flores utilizado na amostragem e a porcentagem de flores que apresentavam néctar encontram-se sobre as barras. (Continua...)

(a)

(b)

A

B B

n = 30 97 %

n = 30 100 %

n = 27 96 %

A

B

B

n = 31 45 %

n = 30 97 %

n = 21 81 %

30

09:00 - 11:00 12:00 - 14:00 14:45 - 16:30


0

2

4

6

8

10

12V

olu

me

(µ

L)

(Continuação) Figura 1.9: Volume de néctar (média e desvio-padrão) medido nas flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na fazenda CAB, DF, em três faixas de horário no dia (c) 31/05/2006. Letras diferentes mostram diferença significativa entre os tratamentos. O número de flores utilizado na amostragem e a porcentagem de flores que apresentavam néctar encontram-se sobre as barras.

Para as três datas amostradas, há uma tendência de aumento da concentração do

néctar ao longo do dia e a diferença de concentração do néctar entre os intervalos de

horário dos três dias amostrados foi significativa (F = 16,622; gl = 2; p = 0,000006; H =

9,3168; gl = 2; p = 0,0095 e F = 15,12369; gl = 1; p = 0,000430, respectivamente para

10/03/2006, 05/05/2006 e 31/05/2006) (Figura 1.10a-c).

Em 10/03/2006, a concentração de néctar em cada horário foi significativamente

diferente dos outros, com a concentração média máxima sendo atingida no último

período amostral, no meio da tarde (14:45 h às 16:30 h) (Figura 1.10a). Em 05/05/2006, a

concentração do néctar aumentou significativamente do meio da manhã (09:00 h às 11:00

h) para o meio do dia (12:00h às 14:00 h), porém, não aumentou significativamente

posteriormente (Figura 1.10b). Há que se destacar que, nesta data, o número de flores

cuja concentração do néctar pôde ser obtida no terceiro horário foi baixo (n = 6) e,

(c)

A

B

B

n = 30 7 %

n = 30 83 %

n = 30 90 %

31

portanto, o fato de não ter havido diferença de concentração entre o segundo e terceiro

horários para este quesito pode ter sido um efeito do tamanho amostral. Aparentemente, o

néctar, no terceiro horário, é mais concentrado que o no segundo horário, como

observado nos outros dias. Em 31/05/2006, o primeiro horário apresentou um baixo

número amostral (n = 2) e isso se deve ao fato das flores terem começado a produzir

néctar mais tarde neste dia e, portanto, haverem poucas flores com néctar ou com volume

suficiente (mínimo de 1 µl) para a tomada da concentração. Neste caso, optou-se por

retirar este intervalo de horário da análise. Neste dia, a concentração do néctar aumentou

significativamente do segundo intervalo (12:00 h às 14:00 h) para o terceiro (14:45 h às

16:30 h) (Figura 1.10c).

09:00 - 11:00 12:00 - 14:00 14:45 - 16:30


14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

Co

nc

en

tra

çã

o (

%)

Figura 1.10: Concentração (média e desvio-padrão) do néctar de flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal nos horários de amostragem na fazenda CAB, DF, em (a) 10/03/2006. Letras diferentes mostram diferença significativa entre os tratamentos. O número de flores em cada amostra encontra-se sobre as barras. (Continua...)

(a)

A

B

C

n = 14

n = 14

n = 14

32

09:00 - 11:00 12:00 - 14:00 14:45 - 16:30


14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34C

on

ce

ntr

aç

ão

(%

)

12:00 - 14:00 14:45 - 16:30


14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

Co

ncen

tração

(%

)

(Continuação) Figura 1.10: Concentração (média e desvio-padrão) do néctar de flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal nos horários de amostragem na fazenda CAB, DF, em (b) 05/05/2006 e (c) 31/05/2006. Letras diferentes mostram diferença significativa entre os tratamentos. O número de flores em cada amostra encontra-se sobre as barras.

(c)

A

B

AB

n = 12

n = 15

n = 6

A

B

n = 18

n = 19

(b)

33

RReecceeppttiivviiddaaddee ddooss eessttiiggmmaass

A polinização cruzada manual ao longo de todo o dia da antese e na manhã seguinte

leva à produção de frutos e há diferença entre os intervalos de horário quanto à

porcentagem de frutificação (χ2 = 8,94; g.l. = 1; p = 0,0027) (Figura 1.11). Apesar da

maior produção de frutos no meio do dia em que ocorreu a antese (Figura 1.11), não há

diferença significativa entre o número de sementes produzidas por flor nos horários

amostrados (H = 5,6207; gl = 4; p = 0,2293), o que sugere que os estigmas permaneçam

igualmente receptivos da antese até a manhã do dia seguinte (Figura 1.12).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

09:00 - 11:00 11:00 - 13:00 13:00 - 15:00 15:00 - 17:00 09:00 - 11:00*

Fru

tifi

cação

(%

)

Figura 1.11: Porcentagem de frutificação de flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal polinizadas manualmente em diferentes horários do dia na Fazenda CAB, DF, em 2006. A quantidade de flores polinizada em cada horário é indicada sobre as barras (n). * No dia seguinte à antese. Letras diferentes mostram diferenças significativas entre os tratamentos.

B n = 71 n = 70

n = 69

n = 67

n = 42


A

A

B AB

A

34

09:00 - 11:0011:00 - 13:00

13:00 - 15:0015:00 - 17:00

09:00 - 11:00*


-10

-5

0

5

10

15

20

25

30S

em

en

tes p

rod

uzid

as

Figura 1.12: Número de sementes (média e desvio-padrão) por flor de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultante da polinização manual na fazenda CAB, DF, em 2006. O número de flores em cada amostra encontra-se sobre as barras. * Horário no dia seguinte à antese. FENOLOGIA DA FLORAÇÃO

A floração ocorreu de fevereiro a junho de 2006 tanto na Embrapa Hortaliças quanto

na Fazenda CAB. As porcentagens de botões florais e flores abertas no dia, em relação ao

total dessas estruturas contadas ao longo do tempo, na Embrapa Hortaliças e na fazenda

CAB, encontram-se nas Figuras 1.13 e 1.14.

Em ambos os locais, o número de botões flutuou ao longo do tempo e o pico máximo

foi atingido, na Embrapa Hortaliças, em 27 de março, aproximadamente 98 dias após o

plantio (DAP) e, na fazenda CAB, em 04 de abril (90 DAP). Após atingir este pico, em

ambos os locais, o número de botões florais declinou gradativamente, chegando a zero

em 02 de junho (160 DAP) na Embrapa Hortaliças e, aproximadamente, em 16 de junho

(195 DAP) na fazenda CAB.

n = 71

n = 70

n = 69

n = 67

n = 42

35

As primeiras flores apareceram aproximadamente 70 DAP em ambos os locais

amostrados. Na Embrapa Hortaliças, as flores apresentaram um pico máximo em 27 de

março (após 110 DAP) e, a partir daí, uma tendência de queda ao longo do tempo,

chegando a zero em 02 de junho (177 DAP). Já na fazenda CAB, o pico máximo do

número de flores ocorreu em 04 de abril (122 DAP), seguido de um declínio gradativo e

chegando a zero aproximadamente no dia 21 de junho (200 DAP). O número máximo de

flores abertas por planta no pico da floração, tanto na Embrapa Hortaliças, quanto na

Fazenda CAB, foi de três flores.

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

Po

rce

nta

ge

m

b o tõ e s f lo r a is f lo r e s

Figura 1.13: Porcentagem de botões florais e flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal em relação ao total de cada estrutura contada ao longo do tempo na Embrapa Hortaliças em 2006.

Data

23/02

08/03

15/03

22/03

27/03

06/04

18/04

09/05

16/05

02/06

36

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0P

orc

en

tag

em

b o t õ e s f lo r a is f lo r e s

Figura 1.14: Porcentagem de botões florais e flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal em relação ao total de cada estrutura contada ao longo do tempo na fazenda CAB em 2006.

SISTEMA REPRODUTIVO

NNúúmmeerroo ddee ffrruuttooss ee sseemmeenntteess

Há diferença entre os tratamentos quanto à porcentagem de frutificação (χ2 = 94,34; g.l. = 1;

p = 0,000) (Figura 1.15). Um fruto foi produzido em cada um dos tratamentos de agamospermia

e anemofilia. O único fruto resultante de agamospermia apresentou cerca de 1/3 do comprimento

de um fruto bem desenvolvido e apenas sete sementes foram produzidas. Naquele resultante da

anemofilia, 29 sementes foram produzidas e sua aparência era de um fruto bem desenvolvido. A

frutificação nos demais tratamentos variou entre cerca de 30% e 60% e não há diferença em

relação a porcentagem de frutificação (χ2 = 1,55; g.l. = 1; p = 0,2126) (Figura 1.15) e entre o

número de sementes produzidas (H = 3,459752; gl = 3; p = 0,3260) (Figura 1.16).

Data

24/02

03/03

04/04

19/04

03/05

23/05

31/05

06/06

13/06

37

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Natural Autopolinização

espontânea

Polinização

cruzada

manual

Autopolinização

manual

Agamospermia Anemofilia

Tratamento

Fru

tifi

ca

çã

o (

%)

Figura 1.15: Porcentagem de frutificação de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultante dos diferentes tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Para cada tratamento foram feitas 60 repetições. Letras diferentes mostram diferenças significativas entre os tratamentos.

NaturalAutopolinização espontânea

Polinização cruzada manualAutopolinização manual

Tratamento

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Sem

en

tes p

rod

uzid

as

Figura 1.16: Número de sementes por flor (média e desvio-padrão) de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultante de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006.

A A

A A

B B

38

GGeerrmmiinnaaççããoo ddee sseemmeenntteess

A germinação das sementes de G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal de frutos

obtidos em quatro tratamentos de polinização foram praticamente de 100% e encontram-

se na Figura 1.17. Não há diferença significativa entre os tratamentos quanto à

porcentagem de germinação de sementes (χ2 = 2,78; g.l. = 1; p = 0,0956) (Figura 1.17).

0

20

40

60

80

100

Natural Autopolinização

espontânea

Polinização

cruzada manual

Autopolinização

manual

Tratamento

Se

me

nte

s g

erm

ina

da

s (

%)

Figura 1.17: Porcentagem de germinação das sementes de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal de frutos obtidos por diferentes tratamentos de polinização.

Não houve diferença significativa entre os quatro tratamentos do sistema reprodutivo

em relação à velocidade de germinação das sementes (Tabela 1.1 e Figura 1.18a-b). As

sementes de todos os tratamentos iniciaram a germinação a partir do terceiro dia após a

semeadura, não havendo mais germinação após o quinto dia (Figura 1.18a-b).

Tabela 1.1: Velocidade de germinação das sementes de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultantes de quatro tratamentos do sistema reprodutivo. Este experimento foi realizado em duas etapas (1ª e 2ª metade das sementes), na Casa de vegetação do Departamento de Botânica da UFMG, entre fevereiro e março de 2007. A unidade de velocidade é dada em dias-1.

Velocidade de germinação Tratamento 1a metade 2a metade

Natural 0,23 0,24 Autopolinização espontânea 0,26 0,25 Polinização cruzada manual 0,24 0,26 Autopolinização manual 0,24 0,25

Obs.: Quanto maior a velocidade de germinação, menos dias foram necessários para as sementes germinarem.

39

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

4 0

4 5

5 0

5 5

6 0

25

/02

/07

26

/02

/07

27

/02

/07

28

/02

/07

01

/03

/07

02

/03

/07

03

/03

/07

04

/03

/07

05

/03

/07

06

/03

/07

07

/03

/07

08

/03

/07

09

/03

/07

D a t a

Nú

me

ro d

e s

em

en

tes

ge

rmin

ad

as

A u t o p o l in iz a ç ã o m a n u a l A u t o p o l in iz a ç ã o e s p o n tâ n e a

P o l in iz a ç ã o c r u z a d a m a n u a l N a t u r a l

Figura 1.18: Germinação de sementes de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultantes de quatro tratamentos ao longo do tempo. Este experimento foi realizado em duas etapas na Casa de vegetação do Departamento de Botânica da UFMG, entre fevereiro e março de 2007. (a) Primeira metade das sementes. (Continua...)

(a)

40

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

4 0

4 5

5 0

5 5

6 00

3/0

3/0

7

04

/03

/07

05

/03

/07

06

/03

/07

07

/03

/07

08

/03

/07

09

/03

/07

10

/03

/07

11

/03

/07

12

/03

/07

13

/03

/07

14

/03

/07

15

/03

/07

D a t a

Nú

me

ro d

e s

em

en

tes

ge

rmin

ad

as

A u t o p o l in iz a ç ã o m a n u a l A u t o p o l in iz a ç ã o e s p o n t â n e a

P o l in iz a ç ã o c r u z a d a m a n u a l N a t u r a l

(Continuação...) Figura 1.18: Germinação de sementes de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultantes de quatro tratamentos ao longo do tempo. Este experimento foi realizado em duas etapas na Casa de vegetação do Departamento de Botânica da UFMG, entre fevereiro e março de 2007. (b) Segunda metade das sementes.

PPllâânnttuullaass

Não houve diferenças entre os comprimentos das raízes das plântulas obtidas nos

vários tratamentos do sistema reprodutivo (H = 3,537130; gl = 3; p = 0,3160) (Figura

1.19).

(b)

41



Tratamento

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Co

mp

rim

en

to d

a r

aiz

(c

m)

Figura 1.19: Comprimento da raiz das plântulas (média e desvio-padrão), em centímetros, de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultantes de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. O número de plântulas em cada tratamento encontra-se sobre as barras.

Por outro lado, foram encontradas diferenças entre os comprimentos do hipocótilo das

plântulas obtidas nos vários tratamentos do sistema reprodutivo (H = 32,50975; gl = 3; p

= 0,0000) (Figura 1.20). Verifica-se que a autopolinização manual produziu as maiores

plântulas, enquanto a polinização natural produziu as menores (iguais apenas às

produzidas pela autopolinização espontânea) (Figura 1.20).

n = 95

n = 95

n = 99 n = 97

42



Tratamento

10

11

12

13

14

15

16

Co

mp

rim

en

to d

o h

ipo

có

tilo

(c

m)

Figura 1.20: Comprimento do hipocótilo das plântulas (média e desvio-padrão), em centímetros, de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultantes de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. O número de plântulas em cada tratamento encontra-se sobre as barras. Letras diferentes mostram diferenças significativas entre os tratamentos.

Verificaram-se, também, diferenças entre as massas secas das plântulas resultantes

dos quatro tratamentos do sistema reprodutivo (H = 33,08579; gl = 3; p = 0,0000). O

tratamento natural apresentou média significativamente menor que as dos demais

tratamentos (Figura 1.21).

A

n = 95

AB

n = 95

BC

n = 99

C

n = 97

43

Natural

Autopolinização espontânea

Polinização cruzada manual

Autopolinização manual

Tratamento

0.14

0.16

0.18

0.2

0.22

0.24

0.26

0.28

0.3M

as

sa

(g

)

Figura 1.21: Massa seca de plântulas (média e desvio-padrão), em gramas, de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultantes de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Letras diferentes mostram diferenças significativas entre os tratamentos.

MMaassssaa sseeccaa ddaass sseemmeenntteess

Não há diferença significativa entre os quatro tratamentos do sistema reprodutivo em

relação à massa seca das sementes (F = 1,023579; gl = 3; p = 0,382051) (Figura 1.22).

A

B

B B

44

Natural




Tratamento

0.09

0.095

0.1

0.105

0.11

0.115

0.12

0.125

0.13M

as

sa

(g

)

Figura 1.22: Massa seca de sementes (média e desvio-padrão), em gramas, de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultantes de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006.


Há diferenças significativas entre os tratamentos do sistema reprodutivo em relação

ao comprimento da fibra (F = 6,757326; gl = 3; p = 0,000422). O maior comprimento

médio de fibras foi obtido através da autopolinização espontânea (Figura 1.23).

45

Natural




Tratamento

29.6

29.8

30

30.2

30.4

30.6

30.8

31

31.2

31.4

31.6

31.8

32

32.2

32.4C

om

pri

men

to (

mm

)

Figura 1.23: Comprimento da fibra (média e desvio-padrão), em milímetros, de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultante de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Letras diferentes indicam diferenças significativas entre os tratamentos.

Há diferenças na finura das fibras entre os tratamentos (H = 40,98420; gl = 3; p =

0,0000) (Figura 1.24). As fibras produzidas por polinização cruzada manual,

autopolinização manual e autopolinização espontânea são significativamente mais grossas

que e, portanto, inferiores, às produzidas pela polinização natural.

A

B

A A

46

Natural




Tratamento

4.1

4.15

4.2

4.25

4.3

4.35

4.4

4.45

4.5

4.55

4.6F

inu

ra (

MIC

)

Figura 1.24: Finura da fibra (média e desvio-padrão), em micronaire, de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultante de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Letras diferentes mostram diferenças significativas entre os tratamentos.

A resistência das fibras foi significativamente diferente entre os tratamentos (F =

2,886488; gl = 3; p = 0,041047). A resistência das fibras obtidas por polinização cruzada

manual e autopolinização espontânea, embora não difiram entre si, são inferiores àquelas

obtidas pela autopolinização manual (Figura 1.25).

A

C

B

BC

47

Natural




Tratamento

27.2

27.6

28

28.4

28.8

29.2

29.6

30

30.4

30.8R

esis

tên

cia

(cN

/tex)

Figura 1.25: Resistência das fibras (média e desvio-padrão), em cN/ tex, de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultante de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Letras diferentes mostram diferenças significativas entre os tratamentos.

Em 2006, houve diferença significativa entre os tratamentos em relação ao

alongamento da fibra (F = 3,557396; gl = 3; p = 0,018138) (Figura 1.26). Os resultados

sugerem que a polinização cruzada e a autopolinização espontânea contribuam para um

aumento do alongamento das fibras. A polinização natural está associada a alongamentos

significativamente menores (Figura 1.26).

AB

A

B

A

48

Natural




Tratamento

7.6

7.8

8

8.2

8.4

8.6

8.8A

lon

gam

en

to (

%)

Figura 1.26: Alongamento da fibra (média e desvio-padrão), em porcentagem, de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal resultante de quatro tratamentos do sistema reprodutivo realizado na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Letras diferentes mostram diferenças significativas entre os tratamentos.

DISCUSSÃO

BIOLOGIA FLORAL

O fato de no gráfico da Figura 1.8c, no intervalo de horário entre 5:00h e 6:00h, não

ter apresentado flores com 1 a 2 centímetros de abertura, uma vez que flores neste estágio

já havia sido amostradas no intervalo entre 4:00h e 5:00h, se deve ao procedimento

amostral. Cada flor medida era proveniente de um indivíduo (algodoeiro) diferente e,

portanto, por um efeito de amostragem, as flores com 1 a 2 centímetros de abertura

aparentemente “desapareceram” no intervalo de horário entre 5:00h e 6:00h.

O início da antese da cultivar Delta Opal, antes do nascer do sol, nas fazendas

Coperbrás e CAB contraria as observações feitas por outros autores, fora do Brasil para

G. hirsutum. Autores como Hayward (1938), Free (1970) e McGregor (1976) afirmaram

que a antese ocorre sempre após o nascer do sol, nesta espécie. Apenas na última das três

A

B B

A

49

datas amostrais, 13/06/2006, a antese teve início provável após o nascer do sol. Nesta

data, as temperaturas e umidades relativas do ar foram menores (IBGE, 2007), o que

poderia ser uma explicação para uma antese mais tardia. Um outro fator que pode estar

relacionado à determinação do horário da antese é a exposição à luz solar, especialmente

entre as estações seca e chuvosa, como Gaglianone (2000) sugere em seu estudo com

algumas espécies de Malvaceae.

A deiscência das anteras ocorreu após o início da antese, padrão também relatado por

Free (1970) para G. hirsutum. Também se confirmou, na cultivar Delta Opal, no Distrito

Federal, a tendência de atraso na deiscência das anteras, relatada por Fontes et al. (2006),

sob condições de alta umidade e temperaturas amenas. Além disso, o retardamento da

senescência das flores no final da floração também pode ser ocasionado pelas

temperaturas mais baixas (Doorn & Meeteren 2003) prevalentes neste período.

O retardamento do início da produção de néctar, verificado ao longo do período de

floração pode se dever à diminuição da umidade do solo e da temperatura, já que a sua

secreção é favorecida por temperaturas entre 25 oC e 35oC e solos bem úmidos (Kaziev,

apud McGregor, 1976).

O volume máximo de néctar floral amostrado no DF foi quase quatro vezes menor

que aquele relatado por McGregor (1976). Entretanto a produção média total de néctar

por flor da cultivar Delta Opal foi superior ao encontrado por Butler et al. (1972) para

outras três raças de G. hirsutum cultivadas no Arizona – EUA.

O horário de maior produção de néctar floral da cultivar Delta Opal no DF difere

daquele verificado na Rússia por Kaziev (apud McGregor, 1976), porém provavelmente

coincide com o das flores de G. hirsutum cultivado em Ribeirão Preto – SP (Malerbo-

Souza et al., 2002; Sanchez & Malerbo-Souza, 2004) pois, apesar desses autores não

mencionarem o horário de maior produção de néctar nas flores, houve uma maior coleta

de néctar floral por operárias de Apis mellifera ao meio-dia, o que pode indicar um maior

volume de néctar e/ou um néctar mais concentrado neste horário do dia.

A concentração de néctar floral da cultivar Delta Opal está dentro da faixa de

variação registrada para outras raças, em outras partes do mundo (Free, 1970; Butler et

al., 1972; McGregor, 1976). O estudo realizado com o algodoeiro no DF corrobora os

resultados de Corbet (2003) e o padrão geral registrado para a maioria das plantas, com a

50

concentração de açúcares do néctar aumentando ao longo do dia, mas difere desta autora

quanto ao período de maior concentração do néctar floral que, no DF, foi registrado no

meio da tarde. Como o período de maior atividade dos visitantes florais e possíveis

polinizadores se concentra entre 10:00 h e 14:00 h (observação pessoal) provavelmente

esta diferença de concentração do néctar entre o meio da tarde e o meio do dia é

compensada pelo maior volume de néctar disponível no meio do dia. Além disso, abelhas

pequenas têm maior dificuldade em coletar néctar muito concentrado (Roubik, 1989).

Durante os experimentos com a raça latifolium cv. Delta Opal, a deiscência das

anteras ocorreu entre uma hora e mais de quatro horas após a antese. Por isso não havia

pólen disponível suficiente para a realização das polinizações cruzadas manuais antes de

9:00 h. Por conseguinte, pode-se afirmar apenas que os estigmas já estavam receptivos a

partir de 9:00 h do dia da antese. Entretanto, é provável que eles já o estivessem antes

deste horário como verificado por Loden et al. (apud McGregor, 1976) para outras

cultivares de G. hirsutum.

O período de receptividade dos estigmas seguiu o mesmo padrão apresentado por

Janki et al. (apud McGregor, 1976), em que a receptividade dos estigmas cai após o

meio-dia, segundo a porcentagem de frutificação. Todavia, em relação ao número de

sementes produzidas, a cultivar Delta Opal diverge deste padrão, possibilitando a

ocorrência da polinização ao longo do dia da antese e na manhã seguinte a este dia. Com

isso, mesmo após ocorrer a autopolinização espontânea por deposição de pólen na base

dos estigmas como já constatado por McGregor (1976), o ápice dos estigmas

permanecem receptivos e passíveis de receberem pólen da mesma flor (caso os

polinizadores realizem a autopolinização) ou de outras flores (caso os polinizadores

pousem sobre os estigmas trazendo pólen de outros indivíduos) até a manhã seguinte à

antese.

FENOLOGIA DA FLORAÇÃO

O início da floração da cultivar Delta Opal no Distrito Federal ocorreu com um atraso

de 10 a 20 dias em relação ao encontrado por Fuzatto (1999) em Campinas, SP, e por

McGregor (1976) para outras raças de G. hirsutum no Arizona – EUA, sendo em torno de

20 dias mais precoce que o observado para outras cultivares de G. hirsutum na Grécia

51

(Avgoulas et al., 2005). Além disso, o fato da floração ter se iniciado em meados de

fevereiro no DF e não em janeiro, como constatado por Barroso e Freire (2003), pode se

dever a uma diferença na data de plantio que no estudo feito por estes autores pode ter

ocorrido em novembro do ano anterior.

O período de floração verificado no DF foi cerca de 20 (Faz. CAB) a 43 (Embrapa

Hortaliças) dias mais curto que aquele constatado por Barroso e Freire (2003) para G.

hirsutum cultivado no centro-oeste brasileiro. O período de floração observado, por outro

lado, foi maior que o relatado por McGregor (1976) para as raças estudadas nos EUA.

Entretanto, o período de floração das cultivares plantadas atualmente nos EUA pode ser

semelhante àquelas plantadas no Brasil por esta ser uma característica que os melhoristas

provavelmente aprimoraram ao longo de 30 anos, pois um maior tempo de floração pode

significar mais algodão produzido. Um menor período de floração nos EUA poderia ser

decorrente, também, de uma menor janela temporal com fotoperíodo adequado para a

floração. Se isto for verdade, quanto mais longe do equador, menor seria o período de

floração observado. Esta diferença também pode se dever ao fato de que McGregor

(1976) realizou seus estudos com raças e/ou cultivares diferentes da estudada no DF e o

período de floração pode ser influenciado pela variação genética existente entre

diferentes raças e cultivares.

O comportamento da floração também seguiu os padrões já evidenciados na

literatura, corroborando Free (1970) que afirmou que há no máximo três flores por planta

no pico da floração. A maior densidade de plantas e, conseqüentemente, maior

competição por nutrientes e água na fazenda CAB pode ter contribuído para o atraso de

aproximadamente 12 dias do pico da floração nesta fazenda, em relação à Embrapa

Hortaliças.

SISTEMA REPRODUTIVO

Este estudo corrobora o encontrado em outros estudos (e.g. Hayward, 1938; Free,

1970; McGregor, 1976; Erickson, 1983) quando constata que G. hirsutum não é

polinizada pelo vento e depende da polinização para a produção de frutos e sementes. A

produção de um fruto nos tratamentos de agamospermia e anemofilia pode ter sido o

resultado de contaminação, por exemplo, pelo o aprisionamento acidental de algum

52

pequeno inseto contendo pólen, junto com a flor, no momento de seu isolamento. No

caso do único fruto aparentemente oriundo da polinização pelo vento pode ter sido, ainda,

o resultado da ação de algum inseto com grãos de pólen aderidos ao corpo que,

eventualmente, tenha pousado sobre o filó efetuando a polinização.

A grande porcentagem de excisão dos frutos parece ser normal para o algodoeiro,

assemelhando-se ao encontrado em outros estudos (McGregor, 1976 e referências citadas

por ele). Entretanto, no ano de 2006, ela ainda foi maior do que o normal para esta raça

no Distrito Federal, devido a uma grande infestação pelo bicudo-do-algodoeiro

(Anthonomus grandis) (Ribeiro, 2007).

Para a maioria dos resultados obtidos neste estudo (número de frutos e sementes,

germinação das sementes, velocidade de germinação das sementes, comprimento da raiz

das plântulas e massa seca das sementes) não se constatou o vigor de heterozigose na

cultivar Delta Opal, contrariando o encontrado em outros estudos com cruzamentos entre

raças de G. hirsutum e entre espécies de Gossypium (e.g. Free, 1970, McGregor, 1976;

Wu et al, 2004; Basbag & Gencer, 2007). Todavia, é preciso considerar a ausência de

evidências de vigor de heterozigose nestes resultados pode se dever a uma pequena

variabilidade genética entre os indivíduos desta cultivar, já que vários estudos têm

confirmado que há baixos níveis de polimorfismo dentro dos cultivares modernos de G.

hirsutum (e.g. Wendel et al., 1992; Abdalla et al., 2001; Iqbal et al., 2001; Liu &

Wendel, 2001; Lacape et al., 2007).

A diferença encontrada entre os tratamentos quanto ao comprimento do hipocótilo

das plântulas mostra-se incoerente, pois o menor comprimento do hipocótilo das

plântulas resultantes do tratamento natural, que não diferiu significativamente da

autopolinização espontânea, pode indicar uma baixa deposição de pólen sobre os

estigmas das flores, ocasionado pela exclusão dos polinizadores (autopolinização

espontânea) ou pela falta destes no campo (natural). Entretanto, havia muitos

polinizadores no campo e o tratamento de autopolinização espontânea não diferiu daquele

de polinização cruzada manual, contrariando esta primeira hipótese. Já a semelhança

encontrada entre a polinização cruzada manual e a autopolinização manual pode se dever

à maior deposição de pólen nos estigmas, mesmo que o pólen tenha origem de flores

diferentes (polinização cruzada manual) ou da própria flor (autopolinização manual).

53

Porém, novamente esta hipótese é derrubada pela semelhança entre a polinização cruzada

manual e a autopolinização espontânea.

No caso da massa seca das plântulas, uma outra incoerência foi verificada. Sugere-se,

portanto, que, para estas duas últimas variáveis analisadas, em que houve diferença

significativa entre os tratamentos, outros fatores não detectados neste estudo, podem ter

afetado estas medidas.


Independente do tratamento de polinização realizado com a cultivar Delta Opal, todas

as características das fibras analisadas se encaixam dentro das exigências da indústria

têxtil (FBET, 2004; Resolução SAA, 2004).

Apesar das diferenças estatísticas encontradas entre os tratamentos de polinização

para as quatro características da fibra analisadas, a polinização cruzada manual não

afetou estas características, o que pode ser o resultado da pequena variabilidade genética

dentro dos cultivares modernos de G. hirsutum (e.g. Wendel et al., 1992; Abdalla et al.,

2001; Iqbal et al., 2001; Liu & Wendel, 2001; Lacape et al., 2007), como discutido

anteriormente, isto se estas características são beneficiadas pela heterozigose.

Uma hipótese explicativa para o fato da autopolinização espontânea ter levado à

produção de fibras significativamente maiores que as dos demais tratamentos sugere que

a manipulação das flores na realização da polinização manual (polinização cruzada

manual e autopolinização manual) e a ação dos visitantes florais e/ou de outras variáveis

ambientais a que as flores foram expostas (natural) possam ter danificado os estigmas das

flores e, com isso, afetado a polinização nestes tratamentos, ou terem inibido a formação

das sementes.

No caso da finura das fibras, uma possível menor deposição de pólen no tratamento

de autopolinização espontânea pode ter causado a diferença entre este tratamento e a

polinização cruzada manual. No caso da diferença entre o tratamento natural dos demais

pode ser o resultado da ação dos visitantes florais e/ou de outras variáveis ambientais a

que as flores foram expostas, como discutido anteriormente.

Quanto à resistência da fibra, parece haver uma correlação entre esta característica e a

autopolinização. A diferença entre a autopolinização espontânea e a autopolinização

54

manual provavelmente se deve à quantidade de pólen depositada sobre os estigmas e a

semelhança encontrada entre a autopolinização manual e o tratamento natural pode se

dever ao fato dos polinizadores terem promovido preferencialmente a autopolinização.

Entretanto, a inconsistência verificada quanto ao alongamento das fibras

(autopolinização espontânea não diferindo da polinização cruzada manual) demonstra a

necessidade de uma análise mais refinada sobre o que regula as características da fibra,

pois, como já ressaltado por Ruan (2005), a compreensão do desenvolvimento das

sementes e, conseqüentemente, das fibras do algodoeiro está muito longe de ser

concluída.

55

CONCLUSÕES

• A floração de G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal no Distrito Federal ocorre entre

fevereiro e junho, e o pico ocorre entre três meses e meio e quatro meses após a data

do plantio.

• A antese e a deiscência das anteras, assim como a senescência das flores, são cada

vez mais tardios no dia na medida em que se aproxima o inverno na região.

• Verifica-se que a secreção de néctar floral nesta raça inicia-se cada vez mais tarde na

manhã e estende-se para cada vez mais para o final da tarde, na medida em que se

aproxima o inverno na região.

• A concentração no néctar floral aumenta ao longo de cada dia amostrado, o que é

característico de flores de antese diurna, corola aberta e pequeno volume de néctar.

Os volumes máximos foram alcançados no meio do dia e as concentrações máximas

foram registradas no meio da tarde.

• Os estigmas desta cultivar apresentam-se receptivos provavelmente a partir da antese

e permanecem receptivos ao longo do dia da antese e na manhã seguinte à antese.

• Não há evidência de vigor de heterozigose decorrente da polinização cruzada para a

maioria das variáveis analisadas (número de frutos e sementes, germinação das

sementes, velocidade de germinação das sementes, comprimento da raiz das plântulas

e massa seca das sementes). Isto pode se dever à baixa variabilidade genética entre os

indivíduos desta cultivar.

• A polinização cruzada manual não afeta as características industriais da fibra. Isto

pode ser decorrência, também, da homogeneidade genética da cultivar, se estas

características são beneficiadas pela heterozigose.

56


hirsutum latifolium cv. Delta Opal em uma localidade do Distrito Federal.

INTRODUÇÃO

Em outros países já havia sido constatado que as abelhas são os principais visitantes

florais responsáveis pela transferência de pólen entre flores das espécies cultivadas do

gênero Gossypium (Free, 1970; McGregor, 1976 e referências citadas por ele; Batra,

apud Crane & Walker, 1983; Erickson, 1983 e referências citadas por ele). No Brasil,

como Silveira (2003) já havia sugerido, diferentes grupos de abelhas visitam as flores do

algodoeiro nas diferentes regiões e localidades (Malerbo-Souza et al., 2002; Sanchez &

Malerbo-Souza, 2004; Melo & Zanella, 2005; Pires et al., 2004 e 2006). O tamanho do

plantio, o ambiente em volta das áreas cultivadas e, ainda, a intensidade da utilização de

praguicidas na cultura e em suas vizinhanças são fatores determinantes das espécies de

abelhas encontradas nas flores do algodoeiro (Silveira, 2003; Pires et al., 2006).

Entretanto, algumas espécies de abelhas silvestres que sequer ocorrem na região

neotropical foram erroneamente citadas na literatura nacional como polinizadoras do

algodoeiro no Brasil (Silveira, 2003). Esta falta de informação sobre os visitantes florais

e os polinizadores do algododoeiro no país poderia levar a conclusões incorretas a

respeito dos possíveis impactos do algodoeiro GM.

O primeiro estudo que tentou a identificação dos polinizadores do algodoeiro no

Brasil foi aquele realizado na Paraíba por Melo e Zanella (2005). Todavia, este estudo

restringiu suas observações à espécie de abelha mais abundante nas flores, Apis mellifera.

Tendo em vista a aprovação do plantio comercial do algododoeiro Bt no Brasil em 2005,

torna-se urgente o conhecimento dos agentes facilitadores do fluxo gênico entre plantas

deste gênero. Este estudo, realizado no Distrito Federal, pretende contribuir com

informações básicas para as análises dos riscos que as cultivares geneticamente

modificadas potencialmente representam para os visitantes florais e polinizadores do

algodoeiro e para o planejamento de medidas de contenção do fluxo gênico entre raças

transgênicas, as raças já cultivadas e as espécies selvagens de Gossypium e outras

Malvaceae no Brasil.

57

OBJETIVOS

Identificar as abelhas visitantes florais e, dentre elas, as principais polinizadoras das

flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal, em uma localidade do Distrito

Federal.

MATERIAL E MÉTODOS

ÁREA E PERÍODO DE ESTUDO

Os estudos foram realizados ao longo do período de floração (final de fevereiro a

maio) de G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal, nos anos de 2005 e 2006, na Embrapa

Hortaliças, DF (veja a descrição da área no Capítulo 1).

LEVANTAMENTO DAS ABELHAS VISITANTES FLORAIS

Nos dois anos de estudo na Embrapa Hortaliças, foram feitas coletas de abelhas em

flores durante todo o período de floração. As coletas ocorreram preferencialmente em

dias ensolarados, por motivos de logística, no intervalo de 9:00 h às 11:30 h. Entretanto,

nos dias em que foi possível permanecer em campo por mais tempo, notou-se que a maior

atividade das abelhas nas flores ocorreu no intervalo 10:00 h às 14:00 h. As fileiras do

plantio eram percorridas em caminhamento lento, em “zig-zag”, até o fim do horário de

coleta e a presença de abelhas era verificada em cada flor. As abelhas eram coletadas com

puçá ou diretamente com frasco mortífero contendo acetato de etila.

No Laboratório de Ecologia, Semioquímicos e Biossegurança da Embrapa Recursos

Genéticos e Biotecnologia, as abelhas foram montadas em alfinetes entomológicos e

colocadas em estufa a 40oC por 48 h. Em seguida, elas foram triadas e, posteriormente,

enviadas para o Laboratório de Sistemática e Ecologia de Abelhas da Universidade

Federal de Minas Gerais para finalização da identificação. Parte dessas abelhas foram

depositadas na Coleção de Referência do Laboratório de Ecologia, Semioquímicos e

Biossegurança da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia e parte na Coleção

Entomológica das Coleções Taxonômicas da UFMG. A classificação das abelhas

empregada neste estudo foi aquela apresentada por Silveira et al. (2002).

58

IDENTIFICAÇÃO DAS ABELHAS POLINIZADORAS

A identificação das principais abelhas polinizadoras foi realizada em área de plantio

da Embrapa Hortaliças, seguindo método sugerido por Dafni (1992). Este método,

aplicado nas manhãs dos dias 28/03/2006 e 25 a 29/04/2006, consiste na avaliação da

eficiência de polinização após a primeira visita a flor por uma abelha. Para isso, botões

florais em pré-antese e em bom estado eram escolhidos e isolados com saquinhos de vual

no início do dia das observações. No início da antese, com as anteras ainda fechadas,

forçava-se delicadamente a abertura da flor e as anteras mais próximas aos estigmas eram

removidas com uma tesoura pequena ou pinça. Em seguida, a flor era novamente

ensacada. A partir de 9:30 h, a proteção de vual era retirada de uma flor por vez. Cada

flor era observada até receber a primeira visita. Caso a flor não fosse visitada em 15

minutos, ela era ensacada novamente e partia-se para a observação de outra flor. Após

realizar as observações em todas as outras flores marcadas, voltava-se àquelas que não

haviam sido visitadas anteriormente, até que todas as flores recebessem uma visita.

Visitantes florais, que não abelhas, que se aproximassem das flores, eram espantados

antes que pousassem na flor. Se o pouso não pudesse ser evitado, a flor era descartada.

Flores em que mais de uma abelha, da mesma espécie ou de espécies diferentes, entravam

simultaneamente também eram desconsideradas nas análises.

Registrou-se: (a) o horário e a duração de cada visita; (b) a região por onde a abelha

entrava e saia da flor; (c) o recurso coletado (d) se a abelha tocava o estigma e/ou as

anteras; (e) qual(is) parte(s) do corpo das abelhas tocava(m) o estigma e/ou as anteras e

(f) a identidade da abelha. Quando a identificação da espécie da abelha não podia ser

realizada em campo, ela era coletada na saída da flor para identificação em laboratório.

Após a primeira visita, a flor era totalmente emasculada e novamente ensacada com vual

para impedir novas visitas e danos à flor e ao fruto eventualmente formado.

Além deste método, observações esporádicas das abelhas em flor foram feitas,

sempre que possível, com anotação das variáveis acima. As observações da primeira

visita foram somadas a estas esporádicas, aumentando, assim, o número de observações

sobre o comportamento de cada espécie de visitante floral. Para efetuar essas

observações, as fileiras do plantio eram percorridas em “zig-zag” e cada visita de abelhas

às flores era observada e registrada. As visitas poderiam ser observadas desde o momento

59

em que as abelhas chegavam ou depois que elas já se encontravam dentro da flor. Para os

casos em que a visita já havia começado, registrava-se o tempo desde o início das

observações até a abelha deixar a flor, obtendo-se um tempo incompleto de visita. Todas

as observações foram conduzidas no intervalo de 9:00h às 11:30h, em dias ensolarados,

em 2006. Algumas filmagens e fotografias foram feitas com câmara digital para o

registro das observações.

ANÁLISE DOS DADOS

Duas curvas do coletor foram construídas para a área onde ocorreu o levantamento de

abelhas. Em uma utilizou-se o número absoluto de espécies para a área e na outra

utilizou-se o estimador Jackknife (Efron & Stein, 1981) de riqueza, calculado através do

programa EstimateS. Este procedimento é utilizado como um artifício que leva em conta

o “peso” de cada observação na estimativa da riqueza de um local em relação ao número

de observações (eventos de amostragem). Por exemplo, uma observação que apresente

um grande número de espécies raras (i.e. espécies com apenas um indivíduo observado)

tem um grande impacto (“peso”) sobre a estimativa de riqueza. Este mesmo estimador foi

utilizado para fazer uma comparação (por meio de intervalos de confiança) da riqueza

entre os dois anos de levantamento de abelhas.

Os frutos secos derivados do tratamento da primeira visita foram armazenados

individualmente em saquinhos de papel e guardados em caixas de papelão seladas até o

momento da análise. A partir do número de frutos que se desenvolveram até a colheita,

obteve-se a porcentagem de frutificação resultante da primeira visita de cada espécie ou

grupo de abelhas. Para cada fruto resultante dos tratamentos foi obtido o número de

sementes desenvolvidas.

Para testar se houve diferença entre as porcentagens de frutificação após a primeira

visita dos principais visitantes florais, utilizou-se o teste do Qui-quadrado. As médias do

número de sementes por fruto e os tempos médios de visita às flores por abelhas das

várias espécies foram comparados pela análise de variância (ANOVA), seguida de teste

de Tukey a 5%, caso os dados apresentassem distribuição normal (verificado pelo teste de

Kolmogorov-Smirnov) e homogeneidade de variâncias (verificado pelo teste de Levene).

Caso contrário, foram empregadas análises equivalentes não-paramétricas, o teste de

60

Kruskal-Wallis (Sokal e Rohlf, 1995) e, em caso de diferença significativa entre os

tratamentos, o teste de Dunn a 5% de significância (Ayres et al., 2005). As análises foram

realizadas com a utilização do programa BioEstat 4.0 (Ayres et al., 2005).

RESULTADOS

LEVANTAMENTO DAS ABELHAS VISITANTES FLORAIS

O levantamento das abelhas somou um esforço de 40 horas, em 2005, e de 33 horas,

em 2006. A lista de espécies de abelhas, suas respectivas famílias e o número de

indivíduos coletados de cada sexo encontram-se na Tabela 2.1.

Capturaram-se 365 abelhas no total, sendo 256 indivíduos em 2005 e 109 em 2006

(Tabela 2.1). A abundância relativa de abelhas foi de 5 espécimes/hora, considerando os

dois anos de amostragem, 6,4 espécimes/hora em 2005 e 3,3 espécimes/hora em 2006.

Em 2005, a riqueza de abelhas foi de 20 espécies (sendo 13 espécies únicas deste ano) e

em 2006 de 19 (sendo 12 espécies únicas deste ano). Entretanto, apesar da proximidade

desses dois valores, a riqueza estimada em 2005 é significativamente maior que em 2006

(Figura 2.1). A riqueza total de abelhas no local, considerando os dois anos de coleta, foi

de 32 espécies. Embora a curva do coletor (Figura 2.2a) sugira uma estabilização do

número de espécies, a curva de estimativas de riqueza Jackknife (Figura 2.2b) sugere

que, caso fossem efetuadas mais coletas na área, mais espécies de abelhas seriam

coletadas. Considerando os dois anos, o estimador Jackknife sugere uma riqueza de cerca

de 48 espécies de visitantes florais do algodão para a área (Figura 2.2b).

Em ambos os anos as famílias Apidae e Halictidae foram representadas. Em 2005,

Megachilidae foi representada por uma espécie e, em 2006, duas espécies de Andrenidae

foram coletadas. A composição de espécies de um ano para o outro mudou, em parte

(Tabela 2.1). Bombus atratus, Eulaema nigrita, Trigona hyalinata, Melissoptila cfr.

pubescens, uma espécie de Exomalopsis (possivelmente nova), duas espécies de

Dialictus e Lithurgus huberi foram coletadas somente em 2005. Já Acamptopoeum prinii,

uma espécie de Rhophitulus, Partamona cfr. cupira, Schwarziana quadripunctata,

Centris cfr. collaris, Centris cfr. scopipes, Alepidosceles imitatrix, Exomalopsis analis,

61

uma espécie de Ceratalictus e uma espécie de Pseudagapostemon foram exclusivas de

2006.

A maioria das espécies de abelhas foi representada somente por fêmeas nas flores do

algodoeiro. Entretanto, para algumas espécies, como Acamptopoeum prinii, C. cfr.

collaris, C. cfr. scopipes, E. nigrita e L. huberi, somente machos foram coletados. Por

outro lado, tanto fêmeas quanto machos de Ptilothrix cfr. plumata e Melissodes

nigroaenea foram coletados nas flores (Tabela 2.1).

Apis mellifera foi a espécie mais abundante por todo o período de floração, nos dois

anos e, em 2006, nem todos os indivíduos desta espécie eram coletados, para se aumentar

o esforço de coleta das outras espécies. Em seguida à A. mellifera, Melissoptila

cnecomala, Melissodes nigroaenea e Paratrigona lineata foram as espécies mais

abundantes nas flores nos dois anos.

2005 2006

Ano

26

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31

32

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Figura 2.1: Estimativa e intervalo de confiança das riquezas em espécies nas flores do algodoeiro, nos dois anos de levantamento realizado na Embrapa Hortaliças, DF, estimadas por Jackknife.

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62

Tabela 2.1: Espécies de abelhas, tamanho dos indivíduos e número de indivíduos [machos (♂) e/ou fêmeas (♀)] coletados em flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na área experimental da Embrapa Hortaliças (DF) em 2005 e 2006.

Táxon Tamanho Número de indivíduos

coletados 2005 2006 ANDRENIDAE Acamptopoeum prinii (Holmberg, 1884) + - 1 (♂) Rhophitulus sp. + - 1 (♀) APIDAE Alepidosceles imitatrix (Schrottky, 1909) +++ - 5 (♀) Apis mellifera Linnaeus, 1758 +++ 139 (♀) 35* (♀) Bombus (Fervidobombus) atratus Franklin, 1913 ++++ 1 (♀) - Centris (Melacentris) cfr. collaris Lepeletier, 1841 ++++ - 1 (♂) Centris (Ptilotopus) cfr. scopipes Friese, 1899 ++++ - 1 (♂) Ceratina (Crewella) cfr. asuncionis Strand, 1910 ++ 1 (♀) - Ceratina (Crewella) sp. ++ - 2 (♀) Eulaema (Apeulaema) nigrita Lepeletier, 1841 ++++ 1 (♂) - Exomalopsis (Exomalopsis) analis Spinola,1853 +++ - 1 (♀) Exomalopsis (Exomalopsis) sp. +++ 1 (♀) - Melissodes nigroaenea (Smith, 1854) +++ 12 (10 ♀, 2 ♂) 16 (12 ♀, 4 ♂) Melissoptila cnecomala (Moure, 1944) +++ 63 (♀) 12 (♀) Melissoptila cfr. pubescens (Smith, 1879) +++ 1 (♀) - Paratrigona lineata (Lepeletier, 1836) + 4 (♀)** 9 (♀) Partamona cfr. cupira (Smith, 1863) ++ - 7 (♀) Ptilothrix cfr. plumata Smith, 1853 +++ 1 (♂) 2 (♀, ♂) Schwarziana quadripunctata (Lepeletier, 1836) ++ - 1 (♀) Trigona hyalinata (Lepeletier, 1836) ++ 1 (♀) - Trigona spinipes (Fabricius, 1793) ++ 1 (♀)*** 7 (♀) HALICTIDAE Augochlora (Augochlora) sp. ++ - 4 (♀) Augochlora (Augochlora) sp. 2 ++ 1 (♀) - Augochlora (Augochlora) dolichocephala (Moure, 1941)

++ 3 (♀) -

Augochlora (Oxystoglossella) morrae Strand, 1910

++ 2 (♀) -

Augochlora (Oxystoglossella) thalia Smith, 1879 ++ 4 (♀) - Augochloropsis patens (Vachal, 1903) ++ 2 (♀) 1 (♀) Ceratalictus sp. ++ - 1 (♀) Dialictus sp. 2 + 1 (♀) - Dialictus sp. 8 + 1 (♀) - Pseudagapostemon sp. + - 2 (♀) MEGACHILIDAE Lithurgus (Lithurgus) huberi Ducke, 1907 +++ 3 (♂) - Total de espécies/indivíduos 20/256 19/109 Quanto maior a quantidade do símbolo (+) na coluna “tamanho”, maior é a abelha. * Não corresponde à abundância real da espécie na área (veja o texto). Estas abelhas são de populações ferais, pois nenhum apiário existe no entorno da área. ** Além desses quatro indivíduos coletados, outros 12 foram observados nas flores. *** Além do indivíduo coletado, um outro foi observado e não coletado.

63

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34

Número de observações

0

5

10

15

20

25

30

35N

úm

ero

ac

um

ula

do

de

es

pé

cie

s

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34

Número de observações

0

10

20

30

40

50

60

Riq

ue

za

Ja

ck

kn

ife

Figura 2.2: (a) Curva do coletor (número acumulado de espécies de abelhas observadas a cada ida ao campo) na Embrapa Hortaliças, DF, em 2005 e 2006; (b) Riqueza de abelhas, segundo estimativa Jackknife, em relação ao número de observações para a área de estudo na Embrapa Hortaliças, em 2005 e 2006.

(a)

(b)

64

IDENTIFICAÇÃO DAS ABELHAS POLINIZADORAS

No mínimo seis espécies de abelhas visitaram as flores no experimento da primeira

visita. Foram elas: Apis mellifera (Figura 2.3a,b), Paratrigona lineata (Figura 2.3c),

Schwarziana quadripunctata, Melissodes nigroaenea (Figura 2.3d), Melissoptila

cnecomala (Figura 2.3e) e uma ou mais espécies de Halictidae (Figura 2.3f). Como não

foi possível a identificação em campo das espécies de Halictidae e não se conseguiu

coletar nenhum indivíduo após a primeira visita, os frutos e sementes resultantes destas

visitas foram agrupados.

Figura 2.3: Cinco das espécies mais comuns de abelhas visitantes florais de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal fotografadas na Embrapa Hortaliças em 2006. (a) Apis mellifera pousada sobre as pétalas e (b) coletando néctar (note que a abelha toca as anteras); (c) Paratrigona lineata (apontada pela seta vermelha) pousada sobre a pétala (note que a abelha não toca as anteras); (d) Melissodes nigroaenea sobre as anteras, coletando pólen; (e) Melissoptila cnecomala sobre as anteras, coletando pólen; (f) espécie não identificada de Halictidae (apontada pela seta vermelha) sobre as anteras, coletando pólen.

b

e

c

f d

a

65

Quatro flores receberam a primeira visita de indivíduos de P. lineata e nenhuma delas

desenvolveu fruto. Apesar de, em três visitas, os indivíduos terem tocado as anteras, em

nenhuma houve o contato com os estigmas das flores (Tabela 2.2). Neste experimento,

portanto, os indivíduos de P. lineata não polinizaram as flores visitadas.

S. quadripunctata, A. mellifera, M. nigroaenea, M. cnecomala e Halictidae foram

capazes, em uma única visita, de polinizar parte das flores visitadas. Em uma das duas

flores visitadas por S. quadripunctata, observou-se o contato da abelha com o estigma e a

flor produziu um fruto com seis sementes. Na outra flor, não foi observado o contato com

os estigmas e não houve produção de fruto (Tabela 2.2).

A produtividade de frutos resultante da primeira visita de A. mellifera foi de 48% (n =

25), para M. nigroaenea 56% (n = 16), para M. cnecomala 73% (n = 22) e para

Halictidae, 50% (n = 4) (Tabela 2.2). Os indivíduos desta família sempre tocaram as

anteras em suas visitas e, em três delas, tocaram os estigmas (Tabela 2.2).

Na grande maioria das flores que receberam a primeira visita, não houve a produção

máxima possível de sementes nos frutos. Não há diferença significativa entre a

porcentagem de frutificação (χ2 = 3,005; g.l. = 1; p = 0,0829) e o número médio de

sementes produzidas por flor visitada por A. mellifera, M. nigroaenea e M. cnecomala (F

= 2,2907; gl = 2; p = 0,1080) (Tabela 2.2). Portanto, estas abelhas são igualmente

eficientes no que se refere à produção de sementes nesta cultivar. As operárias de A.

mellifera tocaram nos estigmas em 36% e, nas anteras, em 84% das visitas. Melissodes

nigroaenea e Melissoptila cnecomala tocaram nos estigmas e nas anteras em

praticamente 100% das visitas (Tabela 2.2).

66

Tabela 2.2: Visitante floral observado na primeira visita; total de flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal que receberam a primeira visita; total de frutos produzidos após a primeira visita; número de sementes produzido por flor visitada (média e desvio-padrão); porcentagem de visitas em que as abelhas tocaram os estigmas e as anteras durante a primeira visita a flor.

Visitante floral Total de

flores visitadas

Total de frutos

produzidos

Sementes produzidas [X ± S (X)]

Porcentagem de visitas em que tocou os

estigmas

Porcentagem de visitas em que tocou as

anteras Apis mellifera 25 12 10,44 ± 14,64 48% 84% Paratrigona lineata 4 0 - 0% 75% Schwarziana quadripunctata 2 1 6* 50% 100% Melissodes nigroaenea 16 9 14,31 ± 16,12 100% 100% Melissoptila cnecomala 22 16 20,0 ± 15,46 95,4% 100% Halictidae 4 2 12 e 14* 75% 100%

* Como há somente um ou dois frutos resultantes das visitas destes grupos, apresentou-se o número de sementes de cada fruto.

Foram observadas 321 visitas de abelhas às flores do algodoeiro na Embrapa

Hortaliças, em 2006. As espécies ou grupo observados e o número de observações para

cada um deles foram: Apis mellifera (n = 142), Patrigona lineata (n = 28), Partamona

cfr. cupira (n = 4), Schwarziana quadripunctata (n = 3), T. spinipes (n = 14), Melissodes

nigroaenea (n = 31), Melissoptila cnecomala (n = 74), Ptilothrix cfr. plumata (n = 5),

Exomalopsis analis (n = 1), Ceratina (Crewella) sp. (n = 3) e Halictidae (n = 14). Ao

todo, foram 51 horas de observações, sendo 29 horas dedicadas ao experimento da

primeira visita. Há que se ressaltar que nem sempre foi possível registrar todas as

variáveis propostas na metodologia para cada visita e, por isso, às vezes, o número de

visitas com registro da variável analisada é inferior ao número total de visitas observado

para dada espécie ou grupo de visitante floral.

Somente uma operária de T. spinipes, das 14 observadas, encontrava-se dentro da

flor, coletando néctar, porém não se registrou o tempo desta visita. Esta operária chegou

na flor pela corola, tocou as anteras, saiu também pela corola com grãos de pólen

aderidos ao seu dorso, mas não tocou os estigmas. Portanto, nesta única observação, esta

abelha não realizou a polinização da flor visitada. As outras operárias desta espécie

observadas nas flores também não contribuíram para a sua polinização, pois se

colocavam entre as brácteas e o cálice, pilhando o néctar por um orifício no cálice,

provavelmente aberto por elas mesmas (Figura 2.4a) e, em seguida, eram vistas sobre a

superfície externa das brácteas realizando a trofalaxia com outra operária na mesma flor

(Figura 2.4b).

67

Os indivíduos de Ptilothrix cfr. plumata realizaram a polinização das flores em que

foram observados. Machos desta espécie foram observados, em março de 2006, em

longos períodos de repouso dentro da flor, onde permaneciam parados sobre as anteras

(Figura 2.5). O tempo médio de permanência na flor por esses indivíduos foi de 232 (±

287) (n = 5) segundos. Normalmente, após este tempo de repouso, eles coletavam néctar

floral e saiam das flores, caminhando pelas anteras e estigmas, com grãos de pólen

aderidos por todo o corpo (Figura 2.5). Em uma dessas observações, o macho já estava na

flor a 252 segundos, quando uma fêmea da mesma espécie penetrou na mesma flor, sendo

montada pelo macho. Não foi possível verificar se a cópula foi bem sucedida. Em maio,

um quinto macho foi observado, filmado e coletado dentro da flor, onde permaneceu

parado sobre as anteras por pelo menos 300 segundos. As visitações por indivíduos desta

espécie se deram entre 10:00 h e 11:30 h.

Em 05/04/2006, às 10:11 h, uma fêmea de Exomalopsis analis foi observada

coletando néctar dentro das flores. Ela tocou as anteras, mas não os estigmas e deixou a

flor pela corola, com pólen aderido ao seu ventre e pernas. Esta abelha já se encontrava

dentro da flor no início das observações e o tempo observado desta visita foi de 22

segundos. Durante este período, esta abelha esta não realizou a polinização.

Os três indivíduos de Ceratina (Crewella) sp. observados coletavam néctar nas flores,

de onde sairam pela corola, sem tocar os estigmas, porém tocando as anteras. Somente

uma destas abelhas saiu com pólen aderido ao dorso e às pernas. Nas três visitas, os

indivíduos já se encontravam dentro da flor quando foram localizados e o tempo

observado de permanência nas flores foi de 19,7 (± 7,5) segundos. Enquanto foram

observados, nenhum desses indivíduos realizou a polinização.

Para as demais espécies, cujas visitas foram acompanhadas desde a chegada dos

indivíduos às flores, comparou-se o tempo médio de visita a estas flores. Houve diferença

significativa entre os tempos de visita de A. mellifera, P. lineata, P. cfr. cupira, S.

quadripunctata, M. nigroaenea, M. cnecomala e Halictidae às flores (H = 61,3484; gl =

6; p = 0,0000) (Tabela 2.3). Verificou-se que A. mellifera apresentou o menor tempo de

visita às flores, mas diferindo significativamente somente de M. nigroaenea e M.

cnecomala. Os indivíduos observados destas duas espécies não diferiram entre si no

68

tempo de visita às flores, nem de P. lineata, P. cfr. cupira, S. quadripunctata e

Halictidae.

Figura 2.4: (a) Flor de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal com um orifício no cálice (apontado pela seta vermelha) por onde operárias de Trigona spinipes pilhavam o néctar floral; (b) duas operárias de T. spinipes sobre a superfície externa das brácteas de uma flor de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal, realizando a trofalaxia.

Figura 2.5: Macho de Ptilothrix cfr. plumata sobre as anteras de uma flor de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na Embrapa Hortaliças, DF. Note os grãos de pólen aderidos ao corpo da abelha.

a b

69

Tabela 2.3: Tempo de visita (média e desvio-padrão), em segundos, de alguns visitantes às flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006.

Espécie ou grupo de abelha visitante floral

Número de visitas

observadas

Tempo de visita às flores em segundos [X ± S (X)]

Resultado do teste de

Dunn**

Apis mellifera 89 23,6 ± 15,9 A Paratrigona lineata 10 77,8 ± 91,1 AB Partamona cfr. cupira 3 52,8 ± 12,44 AB Schwarziana quadripunctata 3 48,2 ± 3,05 AB Melissodes nigroaenea 21 75,4 ± 32,93 B Melissoptila cnecomala 36 70,3 ± 43,94 B Halictidae * 5 30,2 ± 16,31 AB

*Como não foi possível identificar as espécies desta família no campo, os tempos de visita foram agrupados. ** Letras diferentes representam diferença significativa entre os tempos médios de visita às flores pelos visitantes florais (H = 61,28743; gl = 6; p = 0,0000).

As operárias de Apis mellifera tocam nas anteras na maioria das visitas (Figura 2.3b e

2.9b) e carregam pólen aderido ao corpo (Figura 2.7a), principalmente no dorso, mas

também nas pernas e no ventre (Figura 2.7b). Entretanto, as operárias tocaram nos

estigmas em apenas cerca de 20% das visitas (Figura 2.9a). As operárias desta espécie

coletam somente néctar nas flores (Figuras 2.6 e 2.3b), chegam e saem das flores

principalmente pela corola (Figura 2.8a,b). As operárias de A. mellifera polinizaram parte

das flores que foram observadas.

Algumas operárias de A. mellifera foram observadas limpando os grãos de pólen

aderidos ao seu corpo. Normalmente, elas realizavam este comportamento de “auto-

limpeza” sobre as folhas ou, em uma ocasião, “dependuradas” para fora da corola, presas

pelas mandíbulas ao ápice de uma das pétalas da flor.

Apenas em uma das 26 visitas por operárias de Paratrigona lineata, as abelhas

tocaram os estigmas (Figura 2.9a) e, em apenas 31% das visitas, tocaram as anteras

(Figura 2.9b). Apesar disso, os indivíduos observados carreavam pólen no corpo em

cerca de 45% (n = 13) das visitas (Figura 2.7a). O pólen aderia-se principalmente às

pernas, mas também, ao dorso e ao ventre dessas abelhas (Figura 2.7b). Os indivíduos

desta espécie coletam somente néctar nas flores (Figura 2.6) e entram e saem das flores

pela corola (Figura 2.8a,b). Estas observações sugerem que as operárias de P. lineata

polinizam muito raramente as flores do algodoeiro.

70

Em nenhuma das quatro visitas observadas das operárias de Partamona cfr. cupira

elas entraram em contato com os estigmas, porém, em todas as visitas, as anteras foram

tocadas e os indivíduos saíram com pólen aderido, principalmente às pernas e ao dorso.

Elas entraram nas flores pela corola, coletaram somente o néctar floral e também saiam

pela corola. Estas observações indicam que os indivíduos de P. cfr. cupira não polinizam

as flores do algodoeiro.

Nas três visitas de operárias de S. quadripunctata às flores do algodoeiro, elas

coletaram somente néctar floral e entraram e saíram pela corola. Em apenas uma das

visitas, o indivíduo saiu com pólen aderido ao dorso. O contato com as anteras ocorreu

em todas as visitas, porém somente uma vez houve o toque nos estigmas. Assim,

aparentemente, as operárias de S. quadripunctata seriam capazes de polinizar parte das

flores que visitam.

Melissodes nigroaenea e Melissoptila cnecomala chegam e saem das flores

principalmente pelos estigmas e anteras (Figura 2.8a,b) e sempre saem das flores com

pólen no corpo (Figura 2.7a), principalmente nas pernas e no ventre (Figura 2.7b).

Durante as visitas caminham em movimentos circulares sobre as anteras e os estigmas

(Figura 2.3d,e e 2.9a,b). Todos os indivíduos observados dessas duas espécies eram

fêmeas, pois buscavam pólen nas flores (Figura 2.3d,e e 2.6). Estas abelhas utilizam suas

pernas anteriores e médias para a coleta dos grãos de pólen que, em seguida, são

transferidos para as escopas, nas pernas posteriores. Estas observações sugerem que as

fêmeas de M. nigroaenea e M. cnecomala polinizam praticamente todas as flores que

visitam.

Os indivíduos de Halictidae coletaram principalmente néctar nas flores (Figura 2.6),

de onde normalmente saíam com grãos de pólen aderidos a todo o corpo (Figura 2.7a,b).

Elas chegavam e normalmente também saíam das flores pela corola (Figura 2.8a,b),

tocam os estigmas em 33 % das visitas (Figura 2.9a) e muito freqüentemente tocam as

anteras (Figura 2.3f e 2.9b). Portanto, os indivíduos desta família polinizam parte das

flores que visitam.

71

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Apis

mellifera

Paratrigona

lineata

Melissodes

nigroaenea

Melissoptila

cnecomala

Halictidae

Visitante floral

% r

ecurs

o c

ole

tado

Pólen Néctar

Figura 2.6: Recurso coletado (néctar e/ou pólen), em porcentagem, por algumas espécies ou grupo de espécies de abelhas visitantes florais de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Os números acima das barras são os números de observações.

Halictidae

123 20

30

6

71

72

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Apis mellifera Paratrigona

lineata

Melissodes

nigroaenea

Melissoptila

cnecomala

Halictidae

Visitante floral

% indiv

íduos q

ue s

aem

da f

lor

com

póle

n

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o c

orp

o

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


lineata

Melissodes

nigroaenea

Melissoptila

cnecomala

Halictidae

Visitante floral

% indiv

íduos o

bserv

ados c

om

póle

n

Pernas

Dorso

Ventre

Figura 2.7: (a) Indivíduos de diferentes espécies de abelhas (em porcentagem) que saem da flor de G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal com grãos de pólen aderidos ao corpo e (b) indivíduos de diferentes espécies de abelhas (em porcentagem) que saem da flor do algodoeiro com grãos de pólen aderidos em diferentes partes do corpo (pernas, dorso e ventre). As observações foram realizadas na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. O número de observações encontra-se sobre as barras.

(a)

(b)

Halictidae

108

13

31 71

6

Halictidae

108

13

31

6

71

73

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


lineata

Melissodes

nigroaenea

Melissoptila

cnecomala

Halictidae

Visitante floral

% indiv

íduos o

bserv

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hegando n

a f

lor

Corola Estigma/Estames

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


lineata

Melissodes

nigroaenea

Melissoptila

cnecomala

Halictidae

Visitante floral

% indiv

íduos o

bserv

ados s

ain

do n

a f

lor

Corola Estigma/Estames

Figura 2.8: Porcentagem de indivíduos (abelhas) observados (a) chegando na flor de G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal pela corola ou estigmas/estames e (b) saindo da flor pela corola ou estigmas/estames. As observações foram realizadas na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Os números acima das barras são os números de observações.

(a)

(b)

Halictidae

11

20 35

2

93

132 26

28

8 70

Halictidae

Estigmas/Estames

Estigmas/Estames

74

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


lineata

Melissodes

nigroaenea

Melissoptila

cnecomala

Halictidae

Visitante floral

% indiv

íduos q

ue t

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nos e

stigm

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


lineata

Melissodes

nigroaenea

Melissoptila

cnecomala

Halictidae

Visitante floral

% indiv

íduos q

ue tocam

nas a

nte

ras

Figura 2.9: Porcentagem de indivíduos (abelhas) que tocam (a) os estigmas e (b) as anteras das flores de G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal durante a visita. As observações foram realizadas na Embrapa Hortaliças, DF, em 2006. Os números acima das barras são os números de observações.

(b)

125

26

27 69

6

Halictidae

(a)

Halictidae

127

26

70

7

30

75

DISCUSSÃO

ABELHAS VISITANTES FLORAIS DO ALGODOEIRO

Comparando-se com estudos de levantamento de abelhas em flores do cerrado

(Silveira & Campos, 1995; Azevedo, 2002), 53% (n = 32) das espécies de abelhas

visitantes florais de G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal já haviam sido coletadas neste

bioma, com exceção de A. prinii, A. imitatrix, M. nigroaenea, M. cfr. pubescens,

Exomalopsis sp., A. dolichocephala e L. huberi. Abelhas dos subgêneros Crewella e

Augochlora e dos gêneros Rhophitulus, Ceratalictus, Dialictus e Pseudagapostemon

também já haviam sido amostradas no cerrado, porém devido à dificuldade de

identificação dos espécimes destes táxons, não é possível saber se pertencem às espécies

já coletadas.

Estima-se, com base nos estudos de Silveira e Campos (1995) e Azevedo (2002), que

a riqueza de abelhas amostrada no algodoal da Embrapa Hortaliças (n = 32), localizada

em área de cerrado, corresponda à cerca de 25% da melissofauna local original, caso a

área ainda mantivesse sua cobertura de vegetação natural. Tendo em vista que os outros

levantamentos foram realizados em flores de várias espécies do cerrado e que o número

total de horas de coleta variou desde aproximadamente o mesmo até 12 vezes maior que

aquele despendido na Embrapa Hortaliças, o algodoal foi capaz de atrair uma

porcentagem significativa das espécies de abelhas presentes na área de estudo.

Entretanto, caso fosse despendido mais horas de coleta, provavelmente mais espécies

seriam amostradas, como pela estimativa de riqueza Jackknife para a área de estudo. Isso

se deve ao grande número de espécies raras (uma única observação) na amostra.

O grande número de espécies raras é uma característica das faunas locais de abelhas

no cerrado (Silveira & Campos, 1995; Azevedo, 2002) e pode influenciar bastante as

avaliações de similaridade faunística. Assim, a diferença na riqueza de abelhas entre os

anos ocorreu, pelo menos em parte, devido à variação da amostragem dentro de cada ano.

Em 2005, por exemplo, a omissão de um único dia (08/03/2005) levaria à exclusão de

quatro espécies observadas apenas uma vez. Isso mostra a necessidade de procedimentos

de levantamentos com maior esforço amostral, de preferência de médio a longo prazo, a

fim de se obterem estimativas mais verossímeis sobre a riqueza de abelhas no local.

76

Quanto à abundância relativa de abelhas, o algodoal florido mantém uma população

de abelhas igual ou muitas vezes superior ao que se encontra normalmente em uma área

restrita de cerrado (menos de 10 ha) (Silveira & Campos, 1995; Azevedo, 2002).

Provavelmente a abundância relativa tem seu valor subestimado nestes estudos, pois A.

mellifera não foi incluída nessas amostras. Todavia, tomando como base a abundância

relativa de 2006, ano em que, no estudo do Distrito Federal, evitou-se a coleta da abelha

melífera a partir de 35 indivíduos coletados, a abundância relativa ainda é igual ou

superior àquelas encontradas em pequenas áreas de cerrado. A vegetação no entorno do

algodoal e o modo de manejo empregado nesta área (e.g. cultivo em pequena escala e

aplicação dos praguicidas nas parcelas vizinhas ao da coleta no fim da tarde,

minimizando o contato das abelhas com os praguicidas) podem ser os fatores

responsáveis por esses valores encontrados. Além disso, o algodoal representa uma

concentração de recursos alimentares raramente encontrada no cerrado, onde,

normalmente, os recursos florais estão dispersos na paisagem (MMA, 2005).

A constatação de que as abelhas são os visitantes mais freqüentes das flores da

cultivar Delta Opal corrobora os estudos realizados, tanto fora do Brasil, em outras

cultivares (McGregor, 1976; Free, 1970), como neste país (Malerbo-Souza et al., 2002;

Sanchez & Malerbo-Souza, 2004; Melo & Zanella, 2005; Pires et al., 2004 e 2006) na

mesma cultivar, outras raças de G. hirsutum e outras espécies de Gossypium. Isto

provavelmente se deve ao fato das flores desta e das outras espécies de Gossypium,

apresentarem características que as tornam atraentes às abelhas, como pétalas claras, o

grande tamanho da flor, a forma de “sino” que facilita o acesso das abelhas ao centro da

flor, néctar floral com alta concentração de açúcares, além da presença de pólen em

abundância e de fácil acesso (Gottsberger, 1986; Gaglianone, 2000; Corbet, 2003; Melo

& Zanella, 2005).

Foram coletadas espécies de três gêneros de abelhas (Apis, Bombus e Melissodes),

dos seis gêneros citados na previsão feita por Silveira (2003) como abelhas visitantes

florais do algodoeiro em outros países representados na fauna do cerrado. Além desses

três gêneros, representados cada um por uma espécie, outros 19 gêneros representados

por 29 espécies foram coletados, além do previsto por Silveira (2003). Os gêneros

Megachile, Melitoma e Xylocopa, apesar de apresentarem espécies no cerrado e espécies

77

visitantes florais do algodoeiro em outros países, não foram amostrados no algodoal da

Embrapa Hortaliças, embora tenham sido encontrados em outras áreas (Pires et al.,

2006). Já de acordo com o segundo critério proposto por Silveira (2003) - abelhas

visitantes florais de Malvaceae presentes no cerrado que potencialmente poderiam visitar

as flores do algodoeiro - houve uma maior coincidência de espécies (A. mellifera, E.

analis, M. nigroaenea, M. cnecomala, P. lineata, T. spinipes, A. morrae e A. thalia) e

gêneros (Bombus, Ceratina, Partamona, Augochloropsis e Dialictus) de abelhas

encontradas nas flores do algodoeiro na Embrapa Hortaliças. A ausência de alguns

grupos sugeridos por Silveira (2003) como visitantes potenciais do algodoeiro no cerrado

talvez se deva ao nível de degradação ambiental nas fazendas produtoras do DF.

A lista de espécies de abelhas visitantes florais de 2005 na Embrapa Hortaliças faz

parte da lista publicada por Pires et al. (2006) que constatou pelo menos 72 espécies de

abelhas, distribuídas em quatro famílias (Andrenidae, Apidae, Halictidae e Megachilidae)

das cinco que ocorrem no país, em diferentes regiões produtoras do Brasil. Somente no

DF foram coletadas 42 espécies de abelhas nas flores da cultivar Delta Opal entre 2003 e

2005, dentre elas, uma nova espécie de Exomalopsis. A coleta das abelhas realizada no

presente estudo, em 2006, acrescentou mais seis espécies (A. prinii, P. cfr. cupira, S.

quadripunctata, C. cfr. collaris, uma espécie de Ceratalictus e uma espécie de

Pseudagapostemon) à lista publicada por Pires et al. (2006). Portanto, pelo menos 48

espécies de abelhas visitam as flores da cultivar Delta Opal no DF e pelo menos 78

espécies de abelhas visitam as flores de G. hirsutum latifolium no Brasil.

A maioria das espécies de abelhas coletadas na Embrapa Hortaliças são pouco

abundantes nas flores da cultivar Delta Opal e poucas espécies, dentre elas A. mellifera,

abelha introduzida no Brasil, são muito abundantes. Esta mesma constatação já havia sido

feita por Melo e Zanella (2005) e Pires et al. (2004; 2006). Entretanto Pires et al. (2006)

constataram, em coletas feitas em um campo experimental da Embrapa Algodão na

Paraíba, onde os algodoeiros foram mantidos sob as mesmas condições de cultivo, que A.

mellifera é pouco freqüente nas flores das espécies ferais de Gossypium, além de não ter

sido coletada em flores de G. mustelinum (representado por apenas cinco plantas com

poucas flores). Provavelmente as grandes áreas de cultivo de algodoeiro são mais

atraentes a esta abelha, devido à grande quantidade de recurso disponível, em detrimento

78

das pequenas populações do algodoeiro silvestre, já que a abelha melífera notoriamente

concentra-se em grandes adensamentos de recursos florais (Roubik, 1989 e referências

citadas por ele). A grande abundância da abelha melífera nos campos de cultivos de G.

hirsutum pode ser explicada por esta nidificar nos mais diferentes substratos, possuir

ninhos perenes, ser criada comercialmente e se adaptar bem a ambientes antropizados,

como as áreas agrícolas (Roubik, 1989; Pires et al., 2006).

Abelhas visitantes florais de G. hirsutum marie-galante e híbridos entre marie-

galante e latifolium na Paraíba (Melo & Zanella, 2005; Pires et al., 2006) que são

coincidentes com aquelas coletadas em G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal no DF são:

A. mellifera, T. spinipes, A. dolichocephala, A. thalia, L. huberi, P. plumata. No mesmo

local de coleta, mas em flores de G. mustelinum, foi amostrada uma espécie coincidente

com a do DF, L. huberi, e uma espécie não identificada de Ptilothrix. Algumas espécies

de abelhas visitantes florais de G. barbadense coletadas na PB e em pequenas

propriedades rurais no DF (Pires et al., 2006) coincidem com aquelas amostradas nas

flores da cultivar Delta Opal na Embrapa Hortaliças. São elas: A. mellifera (PB), P.

lineata (DF), T. spinipes (DF, PB), Exomalopsis analis (PB), P. cfr. plumata (DF),

Ceratina asunsionis (DF), A. dolichocephala (DF, PB), A. thalia (DF) e L. huberi (DF,

PB), além de espécies não identificadas de Ceratina (PB), Ptilothrix (PB),

Augochloropsis (PB) e Dialictus (DF). Dentre estas espécies de abelhas, portanto, há

muitas capazes de realizar o fluxo gênico entre raças transgênicas, as raças já cultivadas

de algodoeiro, aquelas ferais e a espécie nativa de algodão, o que pode contribuir para

uma redução da variabilidade genética das espécies de Gossypium (Barroso & Freire,

2003; Silveira, 2003).

Há, no mínimo, nove espécies de abelhas (A. prinii, M. nigroaenea, M. cnecomala, P.

lineata, T. spinipes, A. mellifera, E. analis, A. morrae e A. thalia) capturadas nas flores

do algodoeiro no DF que foram coletadas também em flores de outras Malvaceae

(Gaglianone, 2000). Esta autora também coletou uma espécie de Rhophitulus, uma de

Partamona, pelo menos duas de Ceratina (Crewella), 15 de Dialictus, nove de

Augochlora (Augochlora), cinco de Augochloropsis e uma espécie de Ceratalictus. Além

desse estudo, outros constataram que M. cnecomala é visitante floral de espécies de Sida

em Ponte Nova e Viçosa, MG (Silveira et al., 1993; Morato & Campos, 2000), além de

79

polinizadora de flores de Sida spp. e Malvastrum spp. em Viçosa (Morato & Campos,

2000). A. mellifera e P. lineata também foram coletadas em Paraopeba, MG, por Silveira

(1989) em flores de Sida spp. Fica claro, portanto, que, embora o fluxo gênico entre

espécies de plantas não aparentadas seja pouco provável, devido às barreiras genéticas

pré e pós zigóticas e, apesar de não haver evidências de transferência horizontal de genes

do algodoeiro para outros táxons de planta (OGTR, 2002), nem relatos sobre

compatibilidade sexual entre espécies de Gossypium e outras Malvaceae na literatura

(Barroso & Freire, 2003), existem agentes capazes de carrear o pólen do algodoeiro para

espécies de outros gêneros de Malvaceae, como previsto por Silveira (2003). É preciso

considerar que a falta de relatos não significa uma impossibilidade de obtenção de

descendentes férteis de cruzamentos entre gêneros de Malvaceae. Portanto, enquanto

estudos mais cuidadosos não são feitos, não se pode descartar a introdução indesejável de

transgenes em outras Malvaceae não cultivadas no Brasil, com a possibilidade do

surgimento de plantas daninhas mais agressivas e perda de espécies raras dentro do grupo

(Ellstrand et al., 1999; Silveira, 2003).

ABELHAS POLINIZADORAS DO ALGODOEIRO

O fato de que os frutos produzidos nos experimentos de primeira visita não tenham

produzido o número máximo potencial de sementes não é de se estranhar, visto que já foi

estabelecido que é necessário, para isto, que no mínimo, 50 grãos de pólen viáveis

contactem os estigmas das flores de G. hirsutum (McGregor, 1976 e referências citadas

por ele).

Das seis espécies de abelha, cuja produtividade em uma única visita às flores foi

avaliada, A. mellifera, M. nigroaenea e M. cnecomala foram as mais eficientes,

provavelmente por terem depositado uma maior quantidade de grãos de pólen viáveis e

compatíveis sobre os estigmas das flores, do que os indivíduos de S. quadripunctata e das

espécies de Halictidae. A não produção de frutos em praticamente 100% das flores

visitadas por M. nigroaenea e M. cnecomala pode se dever a outros fatores pós-

polinização e fertilização (e.g. hormonais, falta de nutrição do fruto, herbivoria na planta-

mãe) (Stepherson, 1981) já que os indivíduos destas espécies tocavam nas anteras e

estigmas em praticamente todas as visitas, realizando a autopolinização e, possivelmente,

80

também a polinização cruzada. P. lineata não polinizou nenhuma das quatro flores

visitadas, porque não toca os estigmas, como foi constatado visualmente no campo

(Figura 2.3c). Espécies de Apis (principalmente A. mellifera), de Bombus e de

Melissodes já foram consideradas polinizadoras eficientes do algodoeiro em outros países

(Free, 1970; McGregor, 1976; Erickson, 1983 e referências citadas por eles). No Brasil,

A. mellifera é tida como a polinizadora mais eficiente do algodoeiro, com base na sua

grande abundância e comportamento nas flores (Malerbo-Souza et al., 2002; Melo &

Zanella, 2005; Pires et al., 2006). Este estudo, no DF, corrobora, em parte, o encontrado

nesses estudos, quando aponta A. mellifera e uma espécie de Melissodes como

polinizadoras eficientes de G. hirsutum. Melissoptila cnecomala, pertencente à tribo

Eucerini à qual M. nigroaenea também pertence, já havia sido citada por Pires et al.

(2006) como visitante floral da cultivar Delta Opal no DF, porém, pela primeira vez, é

citada como polinizadora do algodoeiro.

Curiosamente, espécies de Bombus, consideradas polinizadoras importantes do

algodoeiro em algumas regiões do mundo (Free, 1970; McGregor, 1976; Erickson, 1983)

e relativamente abundantes no Brasil, mesmo em ambientes antrópicos (Carmo &

Silveira, 1998; Oliveira & Silveira, 1998), estiveram praticamente ausentes das flores do

algodoeiro neste estudo e em outras áreas estudadas no DF (Pires et al., 2006). Sua

ausência nas flores do algodoeiro já havia sido constatada em algumas áreas produtoras

de algodão nos EUA (McGregor, 1976; Erickson, 1983 e referências citadas por ele).

Erickson (1983) considerou o uso de praguicidas como a principal causa para sua baixa

abundância. Entretanto, esta não parece ser a causa para a pouca representatividade de

Bombus na Embrapa Hortaliças, pois o entorno da área de estudo não foi tratada com

praguicidas e outras abelhas silvestres estiveram presentes, algumas, em abundâncias

significativas. A baixa representatividade deste grupo pode se dever a outros fatores

como, por exemplo, à existência de outras fontes de alimento mais atrativas a estas

abelhas nos arredores do plantio ou à baixa abundância dessas espécies na área, devido a

fatores não detectados como a erradicação de colônias nas áreas de cultivo, por exemplo,

já que seus ninhos são construídos sobre o solo (Laroca, 1972; 1976).

Apis mellifera é a espécie de abelha mais abundante nas flores de G. hirsutum no

Brasil (Malerbo-Souza et al., 2002; Sanchez & Malerbo-Souza, 2004; Melo & Zanella,

81

2005; Pires et al., 2004 e 2006) e este fato também foi verificado neste estudo no DF.

Curiosamente, esta abelha não foi encontrada visitando os nectários extraflorais, como

verificado em plantações em outros países (McGregor, 1959 e 1976; Free, 1970;

Erickson, 1983). Por alguma razão não evidente, este comportamento parece não se

manifestar no Brasil (e.g. Malerbo-Souza et al., 2002; Melo & Zanella, 2005; Pires et al.,

2004 e 2006).

Apesar de não coletarem ativamente o pólen, operárias de A. mellifera

freqüentemente tinham grãos aderidos por todo o corpo, quando elas pousavam sobre as

folhas ou se dependuravam a uma das pétalas para a retirada dos grãos de pólen que eram

eliminados (e não armazenados nas corbículas). Este comportamento de auto-limpeza já

foi descrito por McGregor (1976), que ressalta que, mesmo depois de se limparem, as

abelhas ainda entram em seus ninhos com pólen do algodoeiro aderido ao corpo.

Portanto, a auto-limpeza pode diminuir a quantidade de pólen carreada por estas abelhas

mas, ainda assim, elas continuam a carrear algum pólen e, portanto, capazes efetuar a

polinização. Outra questão importante e que não está clara é se elas se limpam depois de

visitar cada flor ou se, de tempos em tempos, elas param para se “escovarem”. No

segundo caso, elas poderiam polinizar várias flores, antes de se limparem.

O que os dados apresentados aqui sugerem é que a importância de Apis mellifera

como polinizadora do algodoeiro se dá muito mais por sua abundância e rapidez na

visitação às flores (o que garante que cada flor receba várias visitas - Thomson &

Goodell, 2001) do que por sua eficiência na transferência do pólen para o estigma, já que

a porcentagem de visitas em que estas abelhas tocam os estigmas é relativamente baixa.

Entretanto, sua eficiência pode aumentar, caso haja um aumento em sua abundância na

área e, com isso, um trânsito intenso de operárias nas flores. McGregor (1976) notou que,

quando há muitas operárias entrando e saindo da flor do algodoeiro, alguns indivíduos, ao

sairem da flor, eventualmente, tocam ou até pousam sobre os estigmas, depositando pólen

sobre suas superfícies.

A grande abundância de Melissodes spp. nas flores do algodoeiro foi registrada em

alguns algodoais da América do Norte, onde estas abelhas também são polinizadoras

eficientes desta cultura (Free, 1970; McGregor, 1976; Erickson, 1983). Tanto fêmeas

quanto machos de M. nigroaenea foram coletados nas flores que, além de fonte de pólen

82

e néctar, podem servir de local de acasalamento para algumas espécies de abelhas

(Simpson & Neff, 1981; Morato & Campos, 2000). Portanto, os machos de M.

nigroaenea poderiam estar tanto em busca de néctar para se alimentar, quanto à espera de

fêmeas para o acasalamento. Porém, a cópula entre casais desta espécie não foi observada

em nenhum momento nas flores deste algodoeiro.

Embora McGregor (1976) tenha relatado que o néctar das flores do algodoeiro

também seja levado pelas fêmeas de Melissodes spp. para o aprovisionamento de suas

células de cria, no DF, a coleta de néctar por estas abelhas foi observada poucas vezes.

Em campos de cultivo de algodão nos EUA, as fêmeas de Melissodes spp. pernoitam em

seus ninhos (McGregor, 1976) e são as primeiras a se “espremer” dentro das flores

quando as corolas ainda estão no início da antese (Free, 1970). Este fato não pôde ser

verificado na área de estudo do DF, pois as observações iniciavam-se quando a maioria

das flores já se encontrava abertas (9:00 h).

Butler et al. (apud McGregor, 1976) verificaram que um único indivíduo de

Melissodes sp. é capaz de visitar até 200 flores/dia sob condições naturais. Isto

significaria uma eficiência de polinização 20 vezes maior que a de Apis, já que McGregor

(1976) estimou que seriam necessárias 10 operárias desta espécie por 100 flores para se

obter boa polinização do algodoal. Se esses valores forem válidos para as linhagens de

abelhas e condições ambientais do DF, como em 2005 a abundância de Apis nas flores do

algodoeiro foi apenas cerca de 14 vezes maior que a de Melissodes (em 2006, Apis foi

subamostrada), pode-se dizer que estas abelhas foram mais importantes na polinização

dos algodoeiros do que a abelha melífera, tendo polinizado cerca de 1,4 vezes mais flores

{[Melissodes: 10 abelhas (♀) x 200 flores/abelha = 2.000 flores]/[Apis = (139 abelhas/10

abelhas) x 100 flores = 1390 flores]}. Há que se considerar, ainda, que, ao contrário do

que ocorre nos Estados Unidos, onde as abelhas do gênero Melissodes são sazonais e

abundantes apenas durante parte do período de floração do algodoeiro (McGregor, 1976),

no DF, elas estiveram presentes nas flores durante todo o período de floração nos dois

anos de estudo, o que aumenta ainda mais sua importância, aí, como polinizadoras do

algodoeiro.

É interessante notar que, no Brasil, M. nigroaenea só ocorreu, no DF e em outras

regiões do país (Pires et al., 2006; Este estudo), em aldogoais localizados nas

83

proximidades de áreas cobertas com vegetação nativa. Isto sugere que a manutenção de

áreas preservadas nas proximidades e entre os campos de cultivo do algodoeiro pode

trazer benefícios para as raças de algodão dependentes de polinizadores.

Apenas fêmeas da outra espécie de Eucerini, Melissoptila cnecomola, foram

encontradas nas flores do algodoeiro no DF e, como ocorreu com Melissodes nigroaenea,

raramente foram observadas coletando néctar. Se a capacidade de polinização de

Melissoptila for semelhante à de Melissodes, então, considerando sua abundância, esta

espécie terá sido cerca de 10 vezes mais eficiente do que a Apis mellifera, no DF. Apesar

de sua abundância no campo da Embrapa Hortaliças, M. cnecomola só foi registrada nas

flores do algodoeiro em uma outra área no DF, onde foi representada por poucos

indivíduos, não tendo sido encontrada em algodoais de outras regiões do país (Pires et al.,

2006). Isto talvez diminuísse sua importância como polinizadora desta cultura em nível

nacional. Entretanto, esta espécie tem ampla distribuição no Brasil (Silveira et al., 2002)

e sua ausência pode ser apenas o efeito aleatório de condições micro-ambientais

associadas aos poucos algodoais amostrados até aqui no Brasil.

As quatro espécies da sub-tribo Meliponina (comumente conhecidas como abelhas

indígenas sem ferrão) encontradas nas flores do algodoeiro na Embrapa Hortaliças — P.

lineata, P. cfr. cupira, T. spinipes e S. quadripunctata — ou não são polinizadoras ou são

polinizadoras pouco eficientes das flores da cultivar Delta Opal. Abelhas deste grupo

nunca foram registradas em algodoais fora do Brasil, em grande parte por não ocorrerem

na Europa e nos Estados Unidos, onde a maior parte dos relatos sobre visitantes florais do

algodoeiro foram feitos. Entretanto, por serem espécies generalistas, ativas ao longo de

todo o ano (Nogueira-Neto, 1997), sua presença nas flores é esperada em todo o território

nacional. Embora não sejam polinizadores eficientes, como mostram os dados obtidos no

DF, devido à sua abundância freqüentemente grande, não podem ser ignorados como

agentes potenciais de fluxo gênico entre cultivares transgênicas do algodão e as cultivares

tradicionais, bem como outras raças e espécies ferais e nativas do Brasil.

T. spinipes, onde ocorrer abundantemente como pilhadora, poderia interferir

negativamente na polinização, exaurindo o néctar que atrairia os verdadeiros

polinizadores. Por outro lado, o comportamento de pilhagem do néctar pode ter um

potencial benéfico para a polinização (Camargo, apud Silberbauer-Gottsberger &

84

Gottsberger, 1988; Maloof & Inouye, 2000) e as operárias de T. spinipes podem estar, de

forma indireta, contribuindo para um aumento da polinização das flores do algodoeiro, na

medida em que a redução do néctar floral disponível aos polinizadores efetivos força-os a

visitar um maior número de flores para obter a mesma quantidade de néctar.

A importância de espécies de Halictidae (e.g. Halictus spp. e Agapostemon angelicus)

como polinizadoras do algodoeiro já foi constatada em estudos realizados no Egito e nos

EUA (Erickson, 1983 e referências citadas por ele). Os indivíduos desta família

observados nas flores da cultivar Delta Opal, entretanto, eram de porte médio a pequeno e

esguios, o que já seria um indicativo de que elas seriam polinizadoras ineficientes das

flores do algodoeiro, como, de fato, ocorreu. Halictidae foi representada por 25 espécies

nas flores de G. hirsutum em diferentes áreas de cultivo amostradas no Brasil (Pires et al.,

2006), sendo que somente na Embrapa Hortaliças foram amostradas 10 espécies. Apesar

do número relativamente grande de espécies, elas são pouco abundantes nas flores em

todos os locais amostrados, o que as torna polinizadoras relativamente pouco

importantes, embora não possam ser ignoradas como agentes esporádicos de fluxo gênico

para fora dos algodoais geneticamente modificados.

Os poucos indivíduos de Ptilothrix cfr. plumata observados nas flores desta cultivar

de algodoeiro no DF, em sua maioria machos, certamente contribuíam para a

autopolinização das flores em que se encontravam, pois tocavam os estigmas e as anteras

com seu ventre e pernas cheios de grãos de pólen. Entretanto, por serem pouco

abundantes e por permanecerem parados na mesma flor durante um tempo muito longo,

provavelmente são pouco eficientes na polinização cruzada do algodoeiro. Entretanto, sua

importância poderia ser maior onde as fêmeas forem mais freqüentes nas flores. Por

exemplo, no campo experimental da Embrapa em Campina Grande (PB), Ptilothrix sp.

foi relativamente abundante nas flores de G. hirsutum marie-galante e das outras duas

espécies de Gossypium (Pires et al., 2006). Nestes casos, as abelhas poderiam efetuar a

chamada rendevouz pollination, descrita por Faegri e van der Pijl (apud Morato e

Campos, 2000), que ocorre quando abelhas de ambos os sexos de uma mesma espécie se

encontram na flor para acasalar.

Embora possam ocorrer em colônias relativamente populosas (Silveira et al., 2002),

as abelhas do gênero Exomalopsis foram raras nas flores da cultivar Delta Opal na

85

Embrapa Hortaliças. Duas espécies, E. fulvofasciata e Exomalopsis sp. 2, foram

relativamente abundantes nas flores de G. hirsutum em cultivos em SP e na BA,

respectivamente (Pires et al., 2006). Por serem abelhas peludas e, algumas, de médio

porte (Silveira et al., 2002) e com base na única observação de uma fêmea de E. analis na

flor, estas abelhas são agentes polinizadores potenciais dos algodoeiros, onde forem

abudantes.

As abelhas do gênero Ceratina foram pouco abundantes nas flores do algodoeiro na

Embrapa Hortaliças. Todavia, nem sempre essas abelhas são pouco representadas em

relação ao restante dos visitantes florais do algodoeiro. Por exemplo, Ceratina (Crewella)

cfr. gossypii teve certa representatividade nas flores de G. hirsutum de Rondonópolis,

MT, e uma espécie não identificada deste gênero foi muito abundante nas flores de G.

hirsutum marie-galante, G. barbadense e G. mustelinum na PB (Pires et al., 2006). Além

disso, C. (Crewella) cfr. asuncionis, espécie também coletada na Embrapa Hortaliças,

esteve presente nas flores de G. barbadense em pequenas propriedades rurais do DF,

sendo relativamente freqüentes em algumas delas. Apesar disto, elas são abelhas

pequenas, esguias e com pouca pilosidade. Por tudo isto, provavelmente não são

polinizadores importantes dos algodoeiros. Onde ocorrerem em maior abundância,

entretanto, poderiam ser polinizadores eventuais.

Lithurgus huberi parece ser uma espécie pouco abundante no DF, tendo sido

representada por apenas três machos no algodoal da Embrapa Hortaliças e por poucos

machos e fêmeas em flores de G. barbadense em pequenas propriedades rurais do DF. Na

Paraíba (Pires et al., 2006), entretanto, foi uma das espécies mais comuns nas flores de G.

hirsutum marie-galante e G. barbadense. Elas têm tamanho adequado para uma

polinização eficiente da flor de Gossypium e é possível que utilizem as flores para se

acasalarem. Neste caso, poderiam promover a rendevouz pollination (Faegri & van der

Pijl, apud Morato & Campos, 2000).

Outras espécies de abelhas coletadas neste estudo, cujo comportamento em flor não

pôde ser observado, mas que, devido ao seu grande porte e pilosidade, são polinizadores

potenciais e possíveis carreadores de pólen a longas distâncias são duas espécies de

Centris e Eulaema nigrita. Centris scopipes e outra espécie não identificada de Centris

(Ptilotopus) foram coletadas também em flores de G. hirsutum latifolium em 2003 na

86

fazenda Coperbrás (Pires et al., 2006), porém, estas espécies foram relativamente raras

nas flores e isso faz com que a sua eficiência como polinizadoras seja reduzida.

Além das espécies discutidas acima, as fêmeas de Alepidosceles imitatrix são abelhas

de porte médio, muita pilosas e, por isso, também merecem ser destacadas como

possíveis polinizadoras das flores de G. hirsutum. Esta espécie foi relativamente

abundante em campos de cultivo de Rondonópolis-MT, mas raras ou ausentes em

algodoais amostrados em outras regiões do Brasil (Pires et al., 2006).

Cabe ressaltar que, sendo importantes ou não para a produtividade dos algodoais

comerciais (veja o capítulo anterior), muitas das abelhas são agentes eficientes de

carreamento de pólen do algodoeiro e, mesmo aquelas que não são polinizadoras

eficazes, podem ser agentes eventuais de fluxo gênico entre cultivares geneticamente

modificadas e convencionais e entre aquelas e outras raças e espécies de Gossypium.

87

CONCLUSÕES

• Trinta e duas espécies de abelhas visitam as flores de G. hirsutum latifolium cv. Delta

Opal na Embrapa Hortaliças e estima-se que esta riqueza corresponda à cerca de 25%

da melissofauna local original. Provavelmente mais espécies de abelhas seriam

amostradas na área de estudo com um aumento no número de horas de coleta.

• O algodoal florido da Embrapa Hortaliças mantém uma população de abelhas igual

ou muitas vezes superior ao que se encontra normalmente em áreas restritas de

cerrado, provavelmente pela grande densidade de recursos florais que oferece.

• O levantamento feito na Embrapa Hortaliças acrescentou seis espécies

(Acamptopoeum prinii, Partamona cfr. cupira, Schwarziana quadripunctata, Centris

cfr. collaris, uma espécie de Ceratalictus e uma espécie de Pseudoagapostemon) à

lista publicada por Pires et al. (2006), somando um total de 48 espécies de abelhas

visitantes das flores desta cultivar no Distrito Federal.

• Na Embrapa Hortaliças, Apis mellifera, Melissodes nigroaenea e Melissoptila

cnecomala são os polinizadores mais eficientes das flores do algodoeiro.

• Ptilothrix cfr. plumata, S. quadripunctata e várias espécies de Halictidae também são

capazes de realizar a polinização do algodoeiro, mas sua importância na Embrapa

Hortaliças foi relativamente pequena, devido à sua pouca abundância.

• Outras espécies, como Ceratina spp., Exomalopsis analis, Paratrigona lineata e

Partamona cfr. cupira são abelhas pilhadoras do néctar floral mas, apesar de não

serem polinizadores eficientes das flores do algodoeiro, podem ser agentes

esporádicos de fluxo gênico, por carrearem grãos de pólen no corpo.

• Outras espécies raras de grande a médio porte e pilosas (e.g. Centris spp. e Eulaema

nigrita, Lithurgus huberi e Alepidosceles imitatrix) são também carreadoras

potenciais de grãos de pólen a longas distâncias.

88

CONSIDERAÇÕES FINAIS – ABELHAS E O ALGODÃO Bt

-- AAbbeellhhaass ee fflluuxxoo ggêênniiccoo eennttrree oo aallggooddooeeiirroo ttrraannssggêênniiccoo,, oouuttrrooss aallggooddooeeiirrooss ee oouuttrraass

MMaallvvaacceeaaee

Com a aprovação do cultivo do algodoeiro Bt no Brasil (CT Brasil & CTNBio, 2005)

surgiram preocupações em relação à transferência dos transgenes, via polinização

cruzada, da espécie geneticamente modificada (Gossypium hirsutum) para outras

populações, tanto cultivadas quanto selvagens de G. hirsutum e para as outras duas

espécies do gênero (G. barbadense e G. mustelinum) presentes no país. A transferência

de genes do algodoeiro Bt para outros gêneros de Malvaceae, apesar de menos provável

(Ellstrand et al., 1999; OGTR, 2002), também será discutida neste tópico.

Neste estudo realizado no Distrito Federal, constatou-se que a polinização cruzada

manual não proporcionou um aumento no vigor dos híbridos resultantes dos cruzamentos

entre indivíduos de G. hirsutum latifolium cv. Delta Opal, talvez pela baixa variabilidade

genética entre os indivíduos desta cultivar. Porém, estudos anteriores já demonstraram

um aumento na heterose, tanto em cruzamentos entre espécies de Gossypium, quanto

entre raças de G. hirsutum (e. g. Free, 1970; McGregor, 1976; Khan, 2002; Solang et al.,

2002; Wu et al, 2004; Basbag & Gencer, 2007). Portanto, a transferência de genes

introduzidos no algodoeiro GM para outras populações de algodoeiro cultivadas ou

selvagens presentes nas regiões cotoniculturas com possível aumento de vigor dos

híbridos poderá acarretar alguns problemas ambientais como, por exemplo, a invasão de

novos habitats pelas novas linhagens transgênicas de algodoeiro com maior capacidade

competitiva (Freire, 2000; Eastick, 2002).

Alguns estudos realizados fora do Brasil verificaram que é limitada a introgressão

interespecífica dos algodoeiros cultivados para suas aparentadas silvestres (Ellstrand et

al., 1999; OGTR, 2002). No entanto, Freire (apud Barroso & Freire, 2003) verificou a

produção de descendentes férteis, inclusive com a transmissão e expressão do transgene

Bt a partir da polinização cruzada manual entre raças e espécies de Gossypium presentes

no Brasil. Além disso, para a realização das análises de risco, é fundamental verificar se

as hibridizações podem ocorrer em condições naturais, como sugerido por Münster e

Wieczorek (2007).

89

O fluxo gênico entre espécies de plantas distantemente aparentadas é pouco provável,

devido às barreiras de incompatibilidade genética pré e pós zigóticas (OGTR, 2002) e não

há relatos na literatura que demonstrem a transferência horizontal de genes do algodoeiro

para outros taxóns de planta (e.g. OGTR, 2002; Barroso & Freire, 2003). Entretanto,

nenhum estudo sobre a compatibilidade genética entre espécies de Gossypium e espécies

de outros gêneros de Malvaceae nativas do Brasil foi realizado (Silveira, 2003), e não se

pode descartar a obtenção de descendentes férteis desses cruzamentos, sem que tais

estudos sejam conduzidos.

Em condições naturais, para que ocorra a polinização cruzada entre os algodoeiros

cultivados, as populações de algodoeiro ferais e silvestres e, talvez, outras Malvaceae, são

necessários vetores capazes de carrear pólen das flores do algodoeiro cultivado para as

flores dessas outras plantas (Silveira, 2003). As abelhas são visitantes freqüentes das

flores do algodoeiro (McGregor, 1976; Free, 1970; Malerbo-Souza et al., 2002; Sanchez

& Malerbo-Souza, 2004; Melo & Zanella, 2005; Pires et al., 2004 e 2006; Este estudo),

além de serem polinizadoras eficientes desta cultura (McGregor, 1976; Este estudo).

Com base na lista de espécies de abelhas coletadas na Embrapa Hortaliças-DF e

considerando-se as observações sobre o comportamento de parte delas nas flores e os

dados disponíveis na literatura, foi feita uma avaliação do potencial dessas abelhas

agirem na transferência de genes do algodoeiro GM para outras raças e cultivares não-

transgênicas de G. hirsutum, para as outras duas espécies de Gossypium presentes no

Brasil e para outras Malvaceae (Tabela 3.1). Uma informação importante na elaboração

desta tabela foi a existência de registro das espécies de abelhas coletadas na Embrapa

Hortaliças, em outros campos de cultivo da mesma cultivar (Delta Opal), em outras raças

de G. hirsutum, em outras espécies de Gossypium e em outras Malvaceae (vide discussão

do Capítulo 2 e Tabela 3.1). Entretanto, é preciso ficar claro que muitas espécies não

foram registradas nas flores dos vários algodoeiros simplesmente por causa do pequeno

esforço amostral nas várias regiões produtoras.

Do ponto de vista da biossegurança do algodoeiro GM no Brasil, uma das medidas

recomendadas é a implementação de áreas de exclusão para o plantio de algodão GM

(Barroso & Freire, 2003; CTBrasil & CTNBio, 2005), baseada na proposta de

zoneamento de Freire (2000) para o plantio dos cultivares modernos de G. hirsutum

90

latifolium no país. Segundo esta proposta, os algodoais GM não podem ser cultivados na

Amazônia legal, na Mata Atlântica desde o Rio Grande do Norte até o Espírito Santo, no

Pantanal Mato-Grossense, no sudeste do Piauí e nos municípios nordestinos em que

populações de G. mustelinum (Caicó-RN, Macurerê-BA e Caraíba-BA) e G. hirutum

marie-galante (região do Seridó, PB e RN) estão localizadas. Além disso, Barroso e

Freire (2003) propõem que as fronteiras dos locais não zoneados para o plantio de

algodoeiro GM devem ser ampliadas em mais 10 Km para evitar que populações e raças

locais de algodoeiro localizadas nas bordaduras recebam pólen de plantas transgênicas.

Nas áreas de cultivo do algodão GM, 20% da área total cultivada deve ser constituída

de plantio de algodão convencional (área de refúgio), para manejar o desenvolvimento de

resistência às proteínas Cry nas espécies de Lepidoptera alvo, sendo a distância

recomendada entre a área de refúgio e a área de algodão GM entre 800 a 1.500 m

(CTBrasil & CTNBio, 2005). Esta medida não foi implementada com o intuito de se

evitar o fluxo gênico, mas, de certa forma, pode contribuir para isto.

Entretanto, tais recomendações provavelmente têm uma eficiência relativa, pois (i) a

distância a que o pólen pode ser carreado para fora de um algodoal depende das espécies

de abelhas presentes nas flores dos cultivos nos vários locais (e.g. Kareiva et al., 1994) e,

como pode ser visto na Tabela 3.1, alguns agentes potenciais do fluxo gênico do

algodoeiro podem voar distâncias de até 20 Km, o que pode acarretar em fluxo gênico de

cultivos GM para plantios de algodoeiro não transgênico e para as populações de G.

mustelinum e G. hirsutum marie-galante; (ii) a distribuição de G. barbadense é muito

ampla no país, sendo encontrada em fundos de quintais de casas e pequenas propriedades

rurais (Barroso e Freire, 2003; Souza, 2006) localizadas em regiões que estão fora das

áreas de exclusão do plantio deste transgênico e (iii) não se pode descartar a possibilidade

da ocorrência de fluxo gênico para outras Malvaceae que também se encontram fora das

zonas de exclusão.

Freire (apud Barroso & Freire, 2003) constatou que apenas 10 fileiras de algodoeiro

convencional (aproximadamente 10 metros) seriam suficientes para conter o pólen das

áreas de experimentação com algodoeiro GM na Paraíba e que as maiores taxas de

cruzamento foram verificadas em áreas mais próximas de vegetação nativa, de onde

provavelmente vinham os polinizadores. Van Deynze et al. (2005) verificaram que o

91

fluxo gênico via pólen do algodoeiro GM na Califórnia-EUA é baixo na ausência de A.

mellifera e alto quando estas abelhas estão presentes nas flores. Além disso, estudos

constataram que o fluxo gênico mediado por pólen cai exponencialmente com o aumento

da distância da fonte de pólen (Kareiva et al., 1994; Glover, 2002; Van Deynze et al.,

2005). Em campos de cultivo de algodão dos EUA, Kareiva et al. (1994) verificaram que

o fluxo gênico era inferior a 1% além dos 10 m da fonte de pólen e, já em algodoais da

África do Sul, estes autores detectaram um fluxo de aproximadamente 5% a 20 m de

distância da fonte de pólen. Todavia, não se pode descartar a ocorrência de fluxo gênico

via pólen a distâncias muito superiores (Kareiva et al., 1994; Van Deynze et al., 2005).

Portanto, se o objetivo das medidas de biossegurança é conter a transferência do

transgene, as barreiras estipuladas têm de ser suficientes para garantir fluxo zero, já que

um único evento bem sucedido de polinização seria suficiente para introdução do alelo Bt

em uma população feral, por exemplo (Ellstrand, 2003; Silveira, 2003).

Vários estudos têm encontrado uma correlação entre o tamanho da abelha e seu

alcance de forrageamento (e.g. Roubik, 1989; Araújo et al., 2004). Além do tamanho

corporal, quanto maior o tamanho das asas, a razão área da asa/massa corporal e o

número de hâmulos (estruturas que conectam as asas anteriores e posteriores das abelhas

durante o vôo), maior é o alcance de vôo das abelhas (Roubik, 1989 e referências citadas

por ele). E, ainda, nos casos em que machos e fêmeas de espécies de abelhas solitárias

forem encontrados nas flores do algodoeiro GM, é importante considerar possíveis

diferenças entre os sexos quanto ao alcance de vôo e possibilidade de promoção do fluxo

gênico. Um estudo realizado em Israel por Ne’eman et al. (2006), com três espécies de

abelhas solitárias, cujos machos e fêmeas forrageavam nas flores das plantas estudadas,

constatou-se que, apesar das fêmeas destas espécies serem forrageadoras e polinizadoras

mais eficientes, os machos contribuem mais para o fluxo de pólen a longas distâncias.

Como as abelhas são agentes polinizadores eficientes do algodoeiro (McGregor,

1976; Este estudo) e muitas delas (e.g. A. mellifera, Bombus spp., Melissodes spp.,

Melissoptila spp., Eulaema spp. e Centris spp.) podem carregar pólen a longas distâncias

(Tabela 3.1), elas, potencialmente, contribuirão para a ocorrência de fluxo gênico do

algodoeiro Bt para as populações cultivadas, ferais e silvestres de algodoeiro, como

92

também para outras Malvaceae geneticamente compatíveis, que estejam presentes nas

regiões cotonicultoras.

Além da capacidade de vôo, para que haja fluxo gênico, a abundância parece ser um

outro fator importante, aumentando assim a probabilidade de ocorrência deste fluxo.

Mesmo espécies relativamente ineficientes como polinizadoras (e.g. Bombus spp.,

Eulaema spp., Centris spp., Alepidosceles spp., Ptilothrix spp., Exomalopsis spp.

Lithurgus spp.), se ocorrerem em abundâncias relativamente altas e forem capazes de

voar a distâncias razoáveis podem promover a transferência do transgene para outras

cultivares, raças e espécies (Tabela 3.1). Já abelhas pequenas, com capacidade de vôo

restrita (e.g. Acamptopoeum spp., Rhophitulus spp., Paratrigona spp., Dialictus spp.,

Pseudagapostemon spp.), mesmo que sejam abundantes nas flores de G. hirsutum, como

também em flores de outras espécies de Gossypium e de outras Malvaceae, como P.

lineata (Pires et al., 2006), têm um potencial menor para promover o fluxo gênico

(Tabela 3.1).

93

Tabela 3.1: Avaliação do potencial das abelhas das espécies coletadas nas flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na Embrapa Hortaliças-DF agirem na transferência de genes do algodoeiro transgênico para outros cultivos não-transgênicos da mesma raça (Ghl), para a raça marie-galante (Ghmg), para outras espécies de Gossypium (G. barbadense [Gb]), (G. mustelinum [Gm]) e para outras Malvaceae no Brasil, com base na sua eficiência como polinizador das flores da cultivar estudada, sua abundância nas flores, se os indivíduos carreiam pólen em seus corpos e a qual distância este pólen pode ser carreado.

Registrado nas flores de outros algodoeiros? ** Táxon

Polinizador da cultivar

Delta Opal?

Abundância*

Carrega pólen no corpo?

Ghl Ghmg Gb Gm

Visita flores de outras

Malvaceae? ***

Estimativa da capacidade de

vôo (km)

Potencial como agente de fluxo

gênico

ANDRENIDAE Acamptopoeum prinii ? baixa provavelmente não não não não sim 0,5

(C) 1

Rhophitulus spp. ? baixa provavelmente não não não não sim 0,5(C)

1 APIDAE Alepidosceles imitatrix potencial baixa sim sim não não não não 1,5 a 2

(C) 2

Apis mellifera efetivo altíssima sim sim sim sim não sim 2 a 13,4 3 Bombus spp. potencial baixa sim sim não não não sim 10 a 20

(C) 2

Centris spp. † potencial baixa sim sim não não não não 10 a 20

(C)) 2

Ceratina (Crewella) spp. †

não baixa sim sim sim sim sim sim 0,6 a 0,8(C)

1 Eulaema nigrita potencial baixa sim sim não não não não 10 a 20

(C)) 2

Exomalopsis spp. † não baixa sim sim não sim não sim 1,5 a 2

(C) 2

Melissodes nigroaenea efetivo alta sim sim não não não sim 1,5 a 2(C)

3 Melissoptila spp.

† efetivo alta sim sim não não não sim 1,5 a 2

(C) 3

Paratrigona lineata não alta sim sim não sim não sim 0,5 1 Partamona spp. não baixa sim não não não não sim 1,2 a 1,7 2 Ptilothrix cfr. plumata eventual baixa sim sim não sim não não 1,5 a 2

(C) 2

S. quadripunctata eventual baixa sim não não não não não 0,8(C)

2 Trigona spp.

† não baixa sim sim sim sim não sim 0,8 2

94

† As espécies deste táxon foram agrupados, pois aqui se considera que se uma espécie de um gênero visita e/ou poliniza as flores, outras espécies do mesmo gênero provavelmente serão capazes de fazer o mesmo. * No quesito abundância, abelhas com menos de 10 indivíduos coletados e/ou observados nas flores foram classificados como de baixa abundância, aquelas com mais de 10 indivíduos (alta abundância) e aquelas com mais de 100 indivíduos (altíssima abundância). ** Fontes: Este estudo; Pires et al., 2006. *** Fontes: Gaglianone, 2000; Martins, apud Silveira, 2003; Silveira, 1989. (C) Capacidade de vôo estimada por comparação com base na literatura: Araújo et al. (2004) e referências citadas por eles; Roubik, (1989) e referências citadas por ele. O número expressa a importância relativa dos táxons de abelha como potenciais agentes de fluxo gênico do algodoeiro GM: (1) baixo, (2) médio e (3) alto potencial de promover o fluxo gênico.

Continuação...

Registrado nas flores de outros algodoeiros? **

Visita flores de outras

Malvaceae? *** Táxon

Polinizador da cultivar

Delta Opal?

Abundância*

Carrega pólen no corpo?

Ghl Ghmg Gb Gm

Estimativa da capacidade de

vôo (km)

Potencial como agente de fluxo

gênico

HALICTIDAE Augochlora spp.

† potencial baixa sim sim sim sim sim sim 0,6 a 0,8

(C) 1

Augochloropsis spp. potencial baixa sim sim sim não não sim 0,6 a 0,8(C)

1 Ceratalictus sp. potencial baixa sim não não não não ? 0,6 a 0,8

(C) 1

Dialictus spp. † potencial baixa provavelmente não não não não sim 0,5

(C) 1

Pseudagapostemon sp. potencial baixa provavelmente não não não não ? 0,5(C)

1

MEGACHILIDAE Lithurgus huberi potencial baixa sim sim sim sim sim não 1,5 a 2

(C) 2

95

Entretanto, há que se considerar as peculiaridades de cada região de produção de

algodão no Brasil. A região Centro-Oeste é a maior produtora desta cultura no país, onde

o cultivo ocorre em larga escala, com intensa aplicação de praguicidas e, normalmente,

sem áreas de vegetação nativa próximas aos plantios (Fontes et al., 2006). Nestas áreas,

A. mellifera é a espécie mais abundante nas flores do algodoeiro (Pires et al., 2006) e,

provavelmente, é a responsável pela maior parte do fluxo gênico, via pólen, entre os

algodoais e outras Malvaceae. Já na região produtora nordestina, o cultivo ocorre em

pequenas áreas, sendo que, na maioria delas, há vegetação natural no entorno e o uso de

praguicidas é menos intenso (Fontes et al., 2006). Por causa disto, nesta região, as

abelhas silvestres são predominantes nas flores do algodoeiro (Pires et al., 2006). Logo,

cada região produtora exige um plano de manejo diferenciado para o algodoeiro GM e as

distâncias seguras entre os plantios transgênicos, os cultivos de algodão convencional e

as áreas de vegetacão natural devem ser estabelecidas regionalmente, levando em conta a

fauna de abelhas e a paisagem.

Além disso, a apicultura, especialmente a apicultura migratória, deveria ser inibida

nas proximidades das plantações de transgênicos, já que A. mellifera, além de ser uma

eficiente polinizadora do algodoeiro cultivado, tem um enorme potencial de promover o

fluxo gênico do algodoeiro GM para outras populações de algodoeiro cultivadas, ferais e

até outras Malvaceae presentes nas regiões cotoniculturas.

-- IImmppaaccttoo ppootteenncciiaall ddoo aallggooddooeeiirroo ttrraannssggêênniiccoo ssoobbrree aass aabbeellhhaass

Os algodoais, quando em floração, representam uma fonte de néctar e pólen para as

populações de abelhas que ocorrem no entorno (Silveira, 2003) e, até mesmo, dentro das

áreas cultivadas. As flores do algodoeiro GM cultivado em outros países têm se mostrado

atrativas às abelhas (e.g. Ward & Ward, 2002; Van Deynze et al., 2005; Llewellyn et al.,

2007), o que provavelmente também ocorrerá no Brasil.

Já foi verificada a presença de proteínas inseticidas nos grãos de pólen do algodoeiro

Bt que está sendo cultivado no Brasil, mas ainda não foi verificada a presença dessas

toxinas no néctar e em outros exsudatos da planta (Grossi-de-Sa et al., 2006). Portanto,

deve-se considerar a possibilidade de que as abelhas, principalmente as coletoras de

pólen, possam ser intoxicadas diretamente (ao se alimentarem do pólen com a proteína

96

tóxica) ou indiretamente (devido à eliminação de microorganismos responsáveis pelo

processamento e conservação do alimento aprovisionado nos ninhos) pelas proteínas Bt

(Silveira, 2003; Liu et al., 2005).

As proteínas “Cry” expressas nos algodoeiros Bt afetam principamente as larvas de

Lepidoptera, mas recentemente foi descoberta uma linhagem de Bt que produz um tipo de

proteína “Cry” tóxica para o bicudo (Anthonomus grandis - Coleoptera) (Grossi-de-Sa et

al., 2007). Alguns trabalhos mostraram que proteínas do Bt são relativamente atóxicas

para A. mellifera (e.g. Cantwell & Shieh, 1981; Liu et al., 2005). Porém, Silveira (2003)

destaca que muitos dos bioensaios realizados com A. mellifera deixam a desejar devido à

falta de controle de determinados fatores relevantes e Liu et al. (2005) ressaltam que são

necessários estudos de longo prazo para confirmar estes resultados. Além disso, em um

grupo tão diversificado as abelhas, diferentes espécies podem apresentar diferentes

suscetibilidades a essa e a outras substâncias (Silveira, 2003). É preciso ressaltar, ainda,

que testes de susceptibilidade devem ser feitos, preferencialmente, com as larvas, que são

as formas que mais consumem pólen, e não com as abelhas adultas, cuja tolerância pode,

ainda, ser diferente.

A avaliação do potencial de impacto do algodoeiro Bt sobre as abelhas feita neste

estudo teve como base (i) o recurso que as abelhas coletavam nas flores e (ii) o potencial

delas agirem como carregadoras de grãos de pólen das flores (Tabela 3.2). Segundo esses

critérios, as abelhas que têm um alto potencial de serem intoxicadas pelas proteínas

inseticidas presentes no pólen do algodoeiro GM seriam A. mellifera, M. nigroaenea,

Melissoptila spp. e os halictídeos (Tabela 3.2). Melissodes nigroaenea e Melissoptila spp.

coletaram pólen em praticamente todas as visitas que realizavam às flores e este pólen era

destinado à alimentação de suas larvas. Os halictídeos foram incluídos neste grupo, pois

são possíveis coletores de pólen que também seria destinado à alimentação das larvas nos

ninhos. A. mellifera, apesar de não ter coletado pólen nas flores, ainda assim foi

enquadrada neste grupo, pois suas operárias carreiam muito pólen no corpo. Parte deste

pólen é removido pelas próprias operárias, ainda no campo, como explicado no capítulo

2, mas estas abelhas não são capazes de se limpar completamente (Božič & Valentinčič,

1995; Land & Seeley, 2004) e, por isto, uma quantidade de pólen é carreada para dentro

do ninho, assim como já foi constatado por McGregor (1976). As forrageiras, ao entrarem

97

na colônia com qualquer partícula aderida ao corpo, realizam a “dança da limpeza” e

imediatamente outras operárias fazem a limpeza do seu corpo (e.g. Božič & Valentinčič,

1995; Land & Seeley, 2004). Entretanto, não se sabe o destino das partículas removidas

dos corpos das forrageiras e é possível que parte do pólen com proteínas do Bt seja

adicionada ao alimento das larvas.

As abelhas consideradas com baixo potencial de se intoxicar foram aquelas que

coletavam somente o néctar floral, mas que carreavam, pelo menos potencialmente, pólen

no corpo que poderia ser levado para os ninhos, contaminando o alimento das larvas.

Alguns exemplos são Trigona spp., Centris spp. e Ceratina (Crewella) spp. (Tabela 3.2).

Tabela 3.2: Avaliação do potencial de impacto do algodoeiro Bt sobre as abelhas com base no recurso coletado nas flores de Gossypium hirsutum latifolium cv. Delta Opal na Embrapa Hortaliças-DF e nas observações destas como carreadoras de pólen das flores.

*Apesar das operárias de A. mellifera coletarem somente o néctar nas flores, freqüentemente algumas eram vistas com pólen sobre todo o corpo e normalmente estas apresentavam o comportamento de “auto-limpeza” para a retirada dos grãos de pólen. Entretanto, ainda assim, grãos de pólen permaneciam aderidos sobre determinadas partes do corpo dessas abelhas. † As espécies dos gêneros deste táxon foram agrupados. O número expressa o potencial de intoxicação a que os indivíduos das espécies de abelhas coletados na Embrapa Hortaliças-DF poderão apresentar caso visitem as flores dos campos de cultivo do algodoeiro GM: (1) baixo e (2) alto potencial de intoxicação.

Táxon Recurso coletado Carrega pólen no

corpo? Potencial de intoxicação

ANDRENIDAE Acamptopoeum prinii néctar provavelmente 1 Rhophitulus sp. néctar provavelmente 1 APIDAE Alepidosceles imitatrix néctar sim 1 Apis mellifera néctar sim* 2* Bombus atratus néctar sim 1 Centris spp.

† néctar sim 1

Ceratina (Crewella) spp. néctar provavelmente 1 Eulaema nigrita néctar sim 1 Exomalopsis spp.

† néctar sim 1

Melissodes nigroaenea pólen e néctar sim 2 Melissoptila spp.

† pólen e néctar sim 2

Paratrigona lineata néctar sim 1 Partamona cfr. cupira néctar sim 1 Ptilothrix cfr. plumata néctar sim 1 Schwarziana quadripunctata néctar sim 1 Trigona spp.

† néctar sim 1

HALICTIDAE Augochlora spp.

† néctar e possivelmente pólen provavelmente 2

Augochloropsis patens néctar e possivelmente pólen provavelmente 2 Ceratalictus sp. néctar e possivelmente pólen provavelmente 2 Dialictus spp.

† néctar e possivelmente pólen provavelmente 2

Pseudagapostemon sp. néctar e possivelmente pólen provavelmente 2 MEGACHILIDAE Lithurgus huberi néctar sim 1

98

Portanto, percebe-se que há, além da espécie exótica A. mellifera, várias espécies

nativas de abelhas potencialmente afetáveis pelo algodoeiro transgênico no Brasil. Caso

haja efeitos daninhos dos algodoeiros Bt sobre as abelhas, poderá ocorrer (i) queda na

produtividade de outras plantas cultivadas e não cultivadas pela mortandade de seus

polinizadores, caso eles também visitem as flores do algodoeiro (Silveira, 2003); (ii) falta

de frutos e sementes para outros animais que dependem dos “serviços de polinização”

prestado pelas abelhas mortas nos algodoais (Silveira, 2003) e (iii) prejuízos a indústria

apícola, caso novas variedades de algodão GM sejam tóxicas a Apis mellifera.

Não se tem nenhuma informação a respeito da biologia da grande maioria das

espécies de abelhas nativas que correm algum risco de serem intoxicadas pelas proteínas

Bt, segundo a classificação feita neste estudo. Portanto, como Arpaia et al. (2006) já

haviam ressaltado, as populações destas abelhas podem não ser facilmente restabelecidas

caso elas sejam negativamente afetadas pelos plantios do algodoeiro GM. A diminuição,

ou até mesmo a extinção, de populações destas abelhas silvestres pode causar uma

ruptura das interações entre polinizadores e plantas nativas, que pode afetar a reprodução

e permanência dessas plantas (e.g. Buchmann & Nabhan, 1996) e, conseqüentemente, a

manutenção de comunidades biológicas (e.g. Kearns & Inouye, 1997).

Apis mellifera está presente em abundância em praticamente todos os campos de

cultivo de algodão do país (Pires et al., 2006), sendo polinizadora das flores do

algodoeiro (Free, 1970; McGregor, 1976; Erickson, 1983; Este estudo), de outras plantas

cultivadas (e.g. Alves & Freitas, 2002; Chiari et al., 2002; Machado & Carvalho, 2006) e

até de plantas nativas (Dick et al., 2003). Além disso, Ward e Ward (2002) verificaram

que a presença de A. mellifera nas flores do algodoeiro GM no Alabama-EUA aumenta a

produção de sementes e fibras. Portanto, esta é uma espécie de abelha que deve ser alvo

das análises de risco de intoxicação pelas proteínas Bt. É preciso preocupar, também, com

danos potenciais à indústria apícola. Esses danos podem ser diretos (caso essas abelhas se

mostrem susceptíveis à proteína “Cry”, o que talvez não seja o caso) e indiretos, caso

haja contaminação do pólen a ser comercializado para consumo humano com pólen Bt.

Vale salientar que esses resultados foram obtidos em apenas uma localidade no

Distrito Federal e que a fauna de abelhas, suas necessidades alimentares, suas densidades

e a vegetação do entorno podem variar de um local de plantio para o outro. Além do

99

mais, já foi constatado que a expressão das endotoxinas no algodoeiro Bt pode mudar

com a idade e estrutura da planta e sob determinadas condições de estresse ambiental

(Dong & Li, 2007). Logo, há uma variabilidade na eficácia do algodoeiro Bt em atingir

suas pragas alvo e, também, em causar danos aos organismos não-alvo como as abelhas.

Portanto, é importante a busca por mais conhecimentos sobre os visitantes florais e

polinizadores do algodoeiro nas diferentes áreas de cultivo do Brasil para a elaboração de

uma avaliação mais precisa dos riscos que essas raças transgênicas representam para estes

organismos não-alvo.

100

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