Esta nova fenotipagem, identificada como de alto desempenho, é inovadora, baseia-se na multidisciplinaridade da pesquisa e permite, segundo Herrmann Júnior, antecipar soluções para problemas como aquecimento global e necessidade de alimentos, além de reduzir pela metade o tempo entre a pesquisa e a introdução dos seus resultados no mercado.
Nesta entrevista, Herrmann Júnior, que é pesquisador da Embrapa Instrumentação e coordenador da Rede Brasileira de Fenotipagem de Plantas, criada em 2014, apresenta uma síntese dos benefícios dos “Novos Métodos Aplicados à Fenotipagem de Plantas e Fenômica” (NMFP) e projeta um panorama da posição privilegiada do Brasil na pesquisa, decorrente do clima tropical do País.
O pesquisador é graduado em Engenharia Elétrica/Eletrônica pela Faculdade de Engenharia de Barretos e cursou mestrado, na mesma área, na Escola de Engenharia de São Carlos, da Universidade de São Paulo (USP), doutorado em Química no Instituto de Química de São Carlos/USB e IBM Almaden Research Center, de San Jose, Califórnia, Estados Unidos, e pós-doutorado na área de nanotecnologia na Universidade da Pensilvânia, também daquele país. Permaneceu três anos como pesquisador do Labex Europa no Forschungszentrum Jülich /Institute of Bio-Geoscience 2 (IBG-2): Plant Science, em Jülich, na Alemanha.
XXI – A fenotipagem tradicional de plantas, utilizada na agricultura há mais de cem anos, consiste basicamente na observação da influência do fenótipo no genótipo. Hoje, fala-se em fenotipagem de alto desempenho, que conta com métodos de alta precisão e inclui conceitos mais amplos. Quais as principais características dessa nova abordagem?
Herrmann Júnior – A fenotipagem do passado era destrutível. Consistia basicamente em fazer análise de planta por planta e ir destruindo essa planta. Para se ter uma ideia, a fenotipagem tradicional basicamente utilizava réguas para fazer a medida do caule e da folha, e as fotos feitas para análise eram em preto e branco. A fenotipagem era simplória. Além de ser destrutível, valia-se muito do “olho do melhorista”, o que dava margem a erros. Hoje, existem métodos não destrutíveis, ou minimamente invasivos, capazes de analisar o topo e as raízes da planta sem agredi-la, algo inimaginável há algumas décadas. Outra mudança significativa está relacionada com a multidisciplinariedade de áreas na pesquisa, pois o problema que a ciência precisa resolver é bem complexo. Temos, hoje, a presença de biólogos, ecofisiologistas, físicos, engenheiros, químicos, pessoal de modelagem e das áreas de informática e bioinformática, entre outros, trabalhando nesses conceitos, nessas novas abordagens e em técnicas para resolver os problemas que podem surgir pela frente.
– Quais seriam esses problemas especificamente?
Herrmann Júnior – Sobre as complexidades, podemos pensar em uma gama de questões, como, por exemplo, as mudanças climáticas, a sustentabilidade, a escassez de recursos hídricos, o aumento da população. Existe um cenário muito claro no qual, até 2050, deveremos alcançar quase 9.7 bilhões de pessoas no mundo. Hoje, há 7 bilhões, o que significa que teremos de alimentar mais dois bilhões de pessoas com a mesma terra. Não resta dúvida: precisamos aperfeiçoar a produtividade por meio da melhoria do rendimento em função dos fatores climáticos adversos. Assim sendo, a fenotipagem de alto desempenho e a genotipagem têm um papel fundamental.
– Sobre os métodos não invasivos − estudos que foram destaque na Europa em meados de 2007 −, em que estágio se encontra o Brasil? Já fazemos a fenotipagem de plantas com desempenho superior à tradicional?
Herrmann Júnior – Sim. Há exemplos da utilização de vários instrumentos, como, por exemplo, o trabalho com fluorescência na pesquisa da doença do greening, a utilização de métodos ópticos para processamento de imagens que estão sendo medidas com RGB (Red, Green and Blue), além de alguns processos com câmeras térmicas. A Embrapa Instrumentação destaca-se na utilização desses métodos, até mesmo mobilizando profissionais das mais diversas áreas, o que a coloca também dentro do conceito da multidisciplinaridade, que, como já mencionei, é extremamente importante para essa nova abordagem com plantas. Sem contar que temos o Labex Europa. Sintetizando, podemos dizer que essas técnicas empregadas pela Embrapa já são consideradas fenotipagem de alto desempenho, pois já temos instrumentos, infraestrutura e competências necessárias para observar o que está acontecendo com a planta no ambiente dela. Investigamos os fatores bióticos e abióticos, sem agredi-la de forma mais abrangente e em quantitativo maior, ou seja, maior quantidade de plantas é analisada. O principal objetivo das expertises do Brasil, América Latina e Europa é um só: diminuir significativamente o tempo entre a pesquisa e a aplicação no campo, com respostas precisas que deem conta dos problemas complexos da agropecuária.
– Embora haja algum atraso do Brasil em relação aos trabalhos de pesquisas de países europeus, podemos dizer que temos vantagens em relação aos considerados pioneiros dessas novas técnicas e métodos?
Herrmann Júnior – Sim, nem tudo é desvantagem. Embora a Europa esteja dez passos à frente em investimentos e pesquisas, devemos considerar que a fenotipagem de alto desempenho é uma abordagem muito recente. Desconsiderando apenas o foco financeiro, o financiamento de pesquisa, que está pautado por outra realidade nos países europeus, também temos condições excelentes de contribuir para o crescimento dessa área. Uma delas é exterior à pesquisa em laboratório, trata-se do clima e, em relação a isso, nossas vantagens são extremamente superiores. É importante pensarmos em nosso país para entendermos nossos pontos positivos e deixarmos a comparação um pouco de lado. Precisamos conhecer e dominar os problemas que enfrentamos aqui e com os quais os europeus não precisam lidar. Eles também não dominam tudo e enfrentam nove meses de frio, somente três meses de uma janela para explorar praticamente só a cultura de trigo, enquanto nós dispomos do ano inteiro (safra, safrinha, trissafra). Assim, precisamos aproveitar nossas vantagens. Além disso, estamos falando sobre clima tropical, sobre algo que nós temos conhecimento. Esse é um lado − o comportamento da planta nesse meio ambiente. Devemos pensar também em nossos biomas. Temos seis biomas. A Alemanha conta com um ou dois no máximo. Além dos biomas, somos o segundo maior banco de germoplasmas do mundo. Isso é algo estratégico: conhecer esses germoplasmas e o comportamento deles nesse meio ambiente. Muitas vezes, a comparação da pesquisa entre países acontece com base apenas no trabalho de laboratório, mas a fenotipagem não é apenas um trabalho de laboratório, em que “eu testo aqui e vai sair uma medida e um resultado ali”.
– A nova fenotipagem não antecipa o crescimento da planta, mas pode atenuar o tempo entre a pesquisa laboratorial e sua introdução no campo. Quais serão os principais benefícios para o agricultor?
Herrmann Júnior – Por intermédio das novas técnicas, novos sensores e de seu enfoque multidisciplinar, diminuir o tempo de pesquisa e desenvolvimento, com mais qualidade e produtividade, em prol do melhoramento das culturas, é um dos objetivos. Estudos da Keygenes, empresa que possui 140 cientistas e trabalha no setor de agrobiotecnologia há 27 anos, sediada em Wageningen, na Holanda, geraram dados que levam em consideração a relação entre tempo de P&D e a importância financeira desse setor. O mercado global de sementes em 2012 estava em torno de US$ 37,5 bilhões. Projeções para 2018 mostram que esse mercado deverá estar em torno de US$ 85,2 bilhões, e a América Latina deverá ocupar o segundo lugar na taxa de crescimento anual composta, que foi analisada entre 2012 e 2018. Nesse levantamento, a Keygenes mostrou que o tempo entre a pesquisa e a comercialização, que é de dez anos aproximadamente no caso do melhoramento clássico, pode ser reduzido para cinco anos e meio, com uso da nova fenotipagem de plantas, da fenômica, bem como da utilização das técnicas avançada de genotipagem.
– Sobre a Rede Brasileira de Fenotipagem, criada em 2014, como ela está articulada?
Herrmann Júnior – Atualmente, está organizada como um grupo de pesquisa do CNPq e já agrega 53 pesquisadores de doze Unidades da Embrapa − Agroenergia, Informática, Instrumentação, Arroz e Feijão, Trigo, Soja, Milho e Sorgo, Meio-Norte, Mandioca e Fruticultura, Clima Temperado, Hortaliças e Cerrados −, além de professores de três universidades: da Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” (Esalq), da Universidade de São Paulo (USP), campus de Piracicaba (SP); da Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária (FAV), da Universidade de Brasília (UnB), campus Darcy Ribeiro; e do Instituto Federal de Goiás, campus de Goiânia. Nosso primeiro grande desafio foi a criação da Rede como uma forma de estruturar novos estudos na área de plantas. Embora ainda esteja pulverizada, a Rede vai agregar grandes áreas de estudos. Agora, felizmente, nós estabelecemos esse grupo de pesquisa, que, de certa forma, já está concatenado com essas novas ideias e abordagens. Isso é muito importante.
– Como o senhor já mencionou, a Embrapa desenvolve há algum tempo trabalhos com equipamentos de alta precisão e conta com um corpo de pesquisadores de diversas áreas. Quais outras ferramentas poderão ser trabalhadas por esses profissionais e pelos futuros novos integrantes da Rede, visando a um maior desempenho na área de plantas?
Herrmann Júnior – Além das técnicas já trabalhadas, dispomos de outros comprimentos de ondas de luz a serem explorados e que vão contribuir muito nesta área de estudo. Podemos citar o NIR (Near-Infrared), o infravermelho, a indução de fluorescência. Todos são métodos não destrutíveis. No caso de uma imagem, por exemplo, tiramos uma foto de uma planta e, depois, processamos essa imagem. A planta não passa por nenhum processo destrutível. Devemos levar em conta que, nas plantas, existe a parte aérea, aquilo que se vê, e a parte que está no solo, as raízes. Isso é a planta como um todo. E é preciso estudá-la dentro dessa nova ótica − o minimamente invasivo possível, que não destrói. Nesse sentido, esses instrumentos poderão ser úteis nas análises de plantas.
– A ciência atinge todas as dimensões da sociedade. Mas, algumas vezes, acaba passando despercebida na mecanização da rotina social. Como o senhor explica essa inovação que perpassa o público consumidor? Qual será o benefício final?
Herrmann Júnior – Os principais objetivos da Rede são organizar uma plataforma multidisciplinar em novos métodos e técnicas de fenotipagem de plantas, elaborar um planejamento estratégico em prol da estruturação de laboratório modelo, de alto desempenho, que possibilite realizar experimentos em plantas em condições controladas, como uma facility (termo inglês que significa estrutura ou instalação física), e elaborar estudos na área de plantas para combater os problemas de diferentes culturas, relacionados, por exemplo, à tolerância à água, à seca, entre outros aspectos. Mas o objetivo final é bem claro. Trata-se de garantir alimentos para todos. E alimentos de qualidade, que não degradem o meio ambiente, que não extraiam mais do que o necessário de água. Estamos de olho na questão das mudanças climáticas para, de certo modo, anteciparmos como esses novos métodos de fenotipagem poderão influenciar positivamente nesta questão. Para todos os envolvidos na pesquisa, o mais importante é a questão dos alimentos. Nesse sentido, a Rede é como um selo − “alimento totalmente sustentável”. Isso é um apelo social forte. Vamos mobilizar as competências e treinar pessoas. A equipe da Rede tem que ser treinada com as novas técnicas modernas propostas e criar protocolos comuns para poder discutir, de igual para igual, o assunto da nova abordagem com plantas. Um assunto que deve ser do interesse de todos e que futuramente beneficiará a mesa da população mundial.
XXI – A Embrapa Instrumentação se empenhou na organização da Segunda Conferência Latino-Americana de Fenotipagem e Fenômica para Melhoramento de Plantas, inclusive sediando o evento. Com quais expectativas?
Herrmann Júnior – A Embrapa já percebeu que essa nova fenotipagem é uma área de fronteira e que precisa ser abordada com esforços multidisciplinares. Para que isso ocorra, é necessário criar um portfólio comum a todas as áreas que irão se debruçar sobre a pesquisa. O segundo encontro para discutir esses métodos de alta precisão se apresentou como uma forma de organizar os rumos da pesquisa, dar subsídios à Rede Brasileira e também à Rede Latino Americana. A ocasião também mostrou-se importante para um panorama daquilo que já existe na área, considerando que há trabalhos – já há dez anos − estruturados em prol da criação de redes, a exemplo da rede alemã de fenotipagem de plantas, da inglesa, da francesa e de outros países da Europa, dos Estados Unidos e da Austrália. Estamos também abertos a novas e futuras parcerias.
Embrapa
