Dados do Projeto e do Proponente
Título do Projeto:
Orientador do Projeto
Unidade Executora
(Centro e Departamento):
Data:
Palavras-Chave:
2. Caracterização e Justificativa
O cultivo de plantas medicinais e aromáticas como alternativa financeira para a agricultura familiar brasileira, tem-se mostrado uma forma de complemento na geração de renda com a comercialização de biomassa para chás, fitoterápicos e óleos essenciais, tanto no comércio interno, como externo, além de absorver a mão-de-obra familiar rural e garantir uma boa remuneração.
Um dos objetivos mais importantes na produção de plantas medicinais é de alcançar altos rendimentos de material vegetal e elevados conteúdos de princípios ativos. Esses princípios ativos são produtos do metabolismo secundário, cujo mecanismo de regulação depende tanto de fatores genéticos inerentes a cada espécie como de sua capacidade de interagir com os estímulos externos proporcionado pelo ambiente de cultivo.
Um empecilho encontrado pelos produtores é a uniformidade das espécies utilizadas. Isto ocorre devido não apresentar cultivares melhoradas para o cultivo, sendo utilizadas cultivares nativas, nas quais ocorre uma grande heterogeneidade dos caracteres agronômicos. Com base nisto, o desenvolvimento de cultivares melhoradas via melhoramento genético, proporcionaria o aumento na produção de principio ativo e na produção de massa fresca, o que tornaria possível a ampliação dos ganhos por parte dos produtores e das empresas que processam os fármacos.
O melhoramento genético de plantas medicinais permite interagir nos genótipos da espécie em estudo a fim de obter, em mesmo local de cultivo, aumento de massa seca e/ou fresca ou, ainda, aumento do teor de princípios ativos em determinado órgão vegetal; de modo que estas características sejam mantidas na geração seguinte, permitindo obter ganhos adicionais nas gerações subseqüentes. O produto do melhoramento em plantas medicinais é o princípio ativo (composto químico com efeito terapêutico) ou o fitocomplexo (conjunto de princípios ativos). Se o interesse é voltado para o princípio ativo, tem-se o modelo restrito de utilização, ou seja, aquele que associa um fármaco a uma doença. Por outro lado, se o interesse é voltado para o fitocomplexo, tem-se o modelo amplo de utilização, ou seja, aquele que associa um grupo de fármacos a uma doença.
A variabilidade genética se constitui na fonte primária dos estudos genéticos e sem ela não seria possível ocorrer adaptações e evolução nas espécies, bem como melhoramento genético, pois em padrão único não tem o que selecionar. Portanto, o sucesso de qualquer programa de melhoramento depende, fundamentalmente, da variabilidade genética dos genitores envolvidos. Esta variabilidade é gerada por recombinação, mutação e hibridação.
Como em plantas medicinais a forma meiótica de recombinação é limitada pela dificuldade de cruzamentos artificiais, uma alternativa a ser utilizada é a indução de mutações via agentes químicos ou físicos (COIMBRA et al., 2005; FONSECA, 2003; SILVA et al., 1998). A mutação induzida via agentes química é de mais fácil manuseio e gera bons resultados quanto a ampliação da variabilidade genética de caracteres com alta pressão de seleção como é o caso dos princípios ativos e da produção de massa fresca. Com base nisto pode-se levantar a hipótese de que para estes caracteres a indução com Metil Metano Sulfonado, que é agente mutagênico alquilante, pode gerar variabilidade genética suficiente para a obtenção de genótipos superiores.
Tendo em vista estes aspectos, torna-se mais do que necessário investimentos em pesquisas na área, propiciando o desenvolvimento de cultivares melhoradas bem como a identificação e quantificação da variabilidade genética de plantas medicinais, o estudo do seu comportamento frente às condições ambientais e de cultivo. Este projeto contempla desde estudos básicos em genética vegetal de caracteres agronômicos até a seleção de constituições genéticas promissoras.
3. Objetivos e Metas
3.1OBJETIVO GERAL DO PROJETO:
O presente projeto será desenvolvido com a finalidade geral de desenvolver cultivares de
Lippia alba e a Aloysia triphylla com alta concentração de principio ativo e com produção de massa
fresca superior aos genótipos nativos utilizados atualmente pelos produtores. 3.1.1 Meta Técnico-científica geral do projeto
Avaliar 2000 genótipos potenciais e ao final obter 30 genótipos superiores para concentração de principio ativo e com alta produção de matéria fresca.
3.2 Objetivos específicos
- Avaliar a melhor dose do agente mutagênico MMS (Metil Metano Sulfonado) na geração de M1 segregante;
- Estimar a interação entre os efeitos mutagênicos de diferentes doses em diferentes tipos de estacas induzidos pelo agente MMS;
- Determinar a quantidade de óleo essencial e a sua qualidade;
- Determinar as ações gênicas dos caracteres teor de principio ativo e produção de massa fresca;
- Identificar a variabilidade genética gerada pela indução de mutação utilizando o agente MMS para quantidade de óleo essencial e caracteres morfológicos;
3.2.1METAS TÉCNICO-CIENTÍFICAS ESPECÍFICAS DO PROJETO:
A) Avaliar a resposta de sete doses (0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25, 1,5% v/v) do agente mutagênico MMS na geração M1 segregante;
B) Aplicar sobre cada tipo de estaca as doses do agente e mensurar a interação entres os dois fatores;
C) Quantificar a produção de óleo essencial e seus suas frações;
D) Medir na geração M1 segregante quais ações gênicas (dominância, aditividade ou
sobredominância) estarão presentes;
E) Mensurar a variação genética causada pela ação de indução de mutação entre os induviduos tratados quanto a produção de óleo e caracteres morfológicos;
3.2.2METAS RELATIVAS À FORMAÇÃO DE RECURSOS HUMANOS:
A) Envolver acadêmicos da graduação dos cursos de Agronomia e Engenharia Florestal do CESNORS, habilitando e qualificando este público para o desenvolvimento e seleção de genótipos superiores ampliando com isto as alternativas de cultivo;
B) Oferecer treinamento aos acadêmicos dos Cursos de Agronomia e Engenharia Florestal visando à aplicação de práticas de Melhoramento Genético de Plantas, bem como o cultivo de plantas medicinais, o qual permitirá a manutenção das espécies no horto e visitação da comunidade;
4. Material e Métodos
O experimento será realizado nas estufas plásticas da área experimental do Centro de Educação Superior Norte do Rio Grande do Sul (CESNORS/UFSM), localizado na BR 386, linha Sete de Setembro, no município de Frederico Westphalen – RS, localizado na região do Médio-Alto Uruguai. O local do experimento está situado geograficamente a 27º 23’26” latitude sul, 53º 25’43” longitude oeste e 461,3m de altitude.
O delineamento estatístico utilizado será inteiramente casualizado com três repetições em esquema fatorial triplo (3 X 7 X 2), sendo três tipos de estacas: apicais (com folhas), medianas e basais (ambas sem folhas); sete doses (0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25, 1,5% v/v) do agente mutagênico MMS (Metil Metano Sulfonado) e duas espécies medicinais: Lippia alba e Aloysia triphylla. Cada tipo de estaca será submetido as sete doses do agente mutagênico, sendo que cada parcela será composta por 24 estacas. O experimento será instalado em estufa metálica, coberta com filme plástico de polietileno de 150.
O preparo das estacas será realizado com as operações de corte das estacas com aproximadamente 15cm de comprimento e retirada das folhas, sendo feitas manualmente. As estacas após preparadas ficaram imersas em solução com agente mutagênico por 24 horas, a fim de induzirem as gemas vegetativas a mutação pelo agente MMS. Em seguida serão colocadas para enraizar em caixas de areia e irrigadas com solução nutritiva. Após o desenvolvimento das gemas vegetativas, cada uma será transplantada para um saco de polietileno preto de 12 X 20cm utilizando-se substratos comercial e irrigadas por aspersão.
Aos 90 dias após a instalação do experimento avaliar-se-á as seguintes variáveis: percentagem de sobrevivência, número de folhas, massa seca de folhas, massa fresca das folhas e comprimento da raiz, comprimento da folha, diâmetro da folha, pilosidade de folha, concentração de principio ativo.
Na coleta será efetuada a contagem do número de folhas de cada estaca, sendo mensurada a massa desse material em balança analítica. Logo após, o material será acondicionado em sacos de papel e colocado em estufa com circulação forçada de ar, para secagem à temperatura de 60ºC ± 2ºC, até obter-se a massa seca constante procedendo em seguida a mensuração.
O óleo essencial será extraído de folhas frescas que logo após a colheita será separada dos ramos e picadas.
O óleo essencial será extraído pelo processo de hidrodestilação, utilizando-se aparelho de Clevenger modificado (Farmacopéia Brasileira, 2000). Os óleos essenciais serão fracionados, visando à obtenção da(s) substância(s) ativa(s) na forma pura. A análise dos óleos essenciais será realizada por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas. Os componentes dos óleos essenciais serão identificados com base no índice de retenção e nos modelos de fragmentação dos espectros de massas, sendo ambos comparados com dados da literatura (Adams, 2001) e com um banco de dados. A identificação das substâncias isoladas será realizada com o auxílio dos seguintes métodos espectroscópicos: espectrometria de massas, infravermelho, ultravioleta e espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN 1H e 13C). Os equipamentos para a análise espectroscópica estão disponíveis no Departamento de Química e no LAMIC, UFSM.
Os dados obtidos no experimento serão submetidos à análise de variância. Os fatores qualitativos como espécie e tipo de estaca serão submetidos a comparação de médias pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade de erro, enquanto que para o fator quantitativo doses do agente mutagênico serão efetuadas regressões polinomiais, afim de obter a curva de resposta e as doses ideais.
Obtidas as variâncias atribuídas aos tratamentos estas serão decompostas em variâncias genéticas aditivas, de dominância e de sobredominância.
Os dados de classificação botânica serão analisados mediante análise de variância (ANOVA). Tendo constatado a presença de diferenças significativas entre e dentro de espécies serão efetuadas então as estimativas de dissimilaridade genética com base nas médias dos caracteres avaliados e da matriz de covariância residual, utilizando a distância generalizada de Mahalanobis (D2).
5. Resultados e Impactos Esperados
5.1 Indicadores de resultados ao final dos 12 meses de projeto:
a) Será possível determinar qual a melhor dose do agente mutagênico MMS capaz de gerar variabilidade genética suficiente para seleção.
b) Será possível determinar qual o melhor tipo de estaca para ser induzida e gerar gemas viáveis em Lippia alba e Aloysia triphylla.
c) Será possível determinar a interação entre os fatores testados (estaca x dose x espécie).
d) Será possível obter a estimativa das ações gênicas e determinar a variabilidade genética gerada para produção de óleos essenciais.
e) Os resultados obtidos poderão oportunizar a sistematização de dados e informações sobre a obtenção de variabilidade genética via mutação induzida em plantas medicinais, visando o avanço de conhecimento na área de melhoramento de fitoterápicos.
f) A participação de estudantes da UFSM nas atividades de campo, tabulação dos dados e análise dos resultados formará equipes, engajando-os como participantes em projetos de pesquisa de iniciação científica. Como resultado dessa participação espera-se ter pessoal treinado e capacitado a atuar nessa área.
g) Dar suporte inicial para o desenvolvimento de cultivares e de técnicas de cultivo alternativo, como a produção de plantas medicinais, para a agricultura familiar da Região do Médio Alto Uruguai e Noroeste gaúcho.
5.2 Repercussão e/ou impactos dos resultados:
Pretende-se produzir publicações científicas (resumos para congressos e artigos em periódicos) e
técnicas (boletins informativos para produtores) a respeitos dos resultados alcançados e patentes quanto aos compostos gerados nos princípios ativos.
Os dados no final do projeto serão repassados aos produtores da região com o intuito de fortalecer a produção e a cadeia de plantas medicinais, formando e qualificando os mesmos para que esta seja uma alternativa de renda real na pequena propriedade. Os dados no final do projeto poderão apoiar o agronegócio de plantas medicinais e aromáticas, por meio do lançamento de cultivares e treinamento de pequenos agricultores e seus familiares em produção e manipulação de ervas, por meio da adoção de corretas práticas agrícolas.
6. Referências Bibliográficas
ADAMS, R. P. Identification of essential oil components by gas chromatography/ quadrupole
mass spectroscopy. Carol Stream: Allured Publishing Corporation, 2001. 456 p.
COIMBRA, J.L.; CARVALHO, F.I.F.; OLIVEIRA, A.C.; DA SILVA, J.A.; LORENCETTI, C. Compara鈬o entre mutagênicos químico e físico em populações de aveia. Ciência Rural, Santa Maria, v.35, n.1, p46-55, 2005.
FARMACOPÉIA BRASILEIRA. 4 ed. São Paulo: Atheneu, 2000.
FONSECA, Filipa. Caracterização de mutantes de Avena sativa L. 2003. 60f. Dissertação (Mestrado em Agronomia, Área de Concentração Fitomelhamento)
SILVA, S.A., CARVALHO, F.I.F., COSTA, F.L.C. et al. Efeito dos mutagênicos azida sódica e metano sulfonato de etila, na geração M1 em trigo. Revista Brasileira de Agrociência, v.2, n.2, p.125-129, 1998.
