A Região Centro-Oeste é a principal área de expansão da cana de açúcar no Brasil. De 2006 a 2010 área plantada dobrou de cerca de 600 mil ha para 1200 ha. Embora o Sudeste ainda represente a principal área de plantio de cana (66%), o Brasil Central já representa 13%, similar a áreas tradicionais como o Nordeste (SIDRA, 2012). Segundo a CONAB esta expansão ocorreu principalmente em Minas Gerais, Mato Grosso de Sul, Goiás e Mato Grosso. No entanto, durante a safra 2011-2012 a lavoura de cana-de-açúcar apresentou um fraco desenvolvimento, inferior ao da safra passada. As causas foram diversas, mas, o clima foi o principal causador da queda da produção, principalmente em função do baixo índice pluviométrico de abril a outubro de 2011, na região Centro-Oeste e Sudeste. Este comportamento do clima prejudicou a brotação e o desenvolvimento da cana, tanto nas áreas colhidas, como nas áreas de renovação e expansão (CONAB, 2011). Grande parte dos estados produtores, ou em expansão de produção, estão dentro da Região Central do Brasil, que apresenta clima seco nos meses de abril a setembro. Isto demonstra a necessidade do desenvolvimento de cultivares tolerantes à baixa disponibilidade de água, com menor dependência de irrigação, porém que mantenham a produtividade. Dentro deste contexto é imprescindível compreender como a cana de açúcar se comporta diante de restrições hídricas. De posse desses conhecimentos, poder-se-á estabelecer critérios de seleção de genótipos e delinear estratégias de utilização dessas fontes de resistência nos programas de melhoramento para a região. Também será possível determinar a necessidade hídrica mínima, bem como os tipos de manejo mais adequados para manter produtividade alta.
Diversos trabalhos têm sido conduzidos com o intuito de identificar parâmetros que indiquem se uma determinada cultivar é ou não tolerante ao estresse hídrico. As clorofilas são pigmentos responsáveis pela captura de luz usada na fotossíntese, sendo elas essenciais na conversão da radiação luminosa em energia química, na forma de ATP e NADPH. Avaliações do rendimento quântico do fotossistema II (PS2) através da fluorescência da clorofila permitem analisar qualitativa e quantitativamente a absorção e o aproveitamento da energia luminosa do mesmo. Assim, a habilidade em manter elevadas razões entre fluorescências variável e máxima de clorofila (Fv/Fm) sob estresse hídrico pode ser um indicativo de eficiência no uso da radiação pela fotoquímica e, consequentemente, da assimilação de carbono. Assim, as clorofilas estão relacionadas com a eficiência fotossintética das plantas e, consequentemente com seu crescimento e adaptabilidade aos diferentes ambientes. Sendo assim a clorofila responde a diferenças ambientais, e avaliações do seu estado, como o índice SPAD ou eficiência do fotossistema, podem ser úteis para identificar o nível de estresse da planta.
Silva e colaboradores (2007) avaliaram a adequação de quatro parâmetros fisiológicos visando selecionar genótipos de cana-de-açúcar tolerantes e suscetíveis a déficit hídrico. Para isto cultivaram oito genótipos sob condições de campo no Texas, USA. Aos 180 dias após o plantio os cultivares foram submetidos a dois tratamentos, bem irrigado e sem irrigação por 90 dias. As análises fisiológicas foram realizadas nos dias 0, 45 e 90 dias após o estresse, e os parâmetros estudados foram: razão entre fluorescências variável e máxima da clorofila (Fv/Fm); estimativa do conteúdo de clorofila na folha via o índice SPAD; temperatura da folha (TF); e conteúdo relativo de água na folha (CRA). As avaliações demonstraram que aos 45 dias após o estabelecimento dos tratamentos, Fv/Fm, índice SPAD e CRA das plantas sob estresse declinaram significativamente em todos os genótipos, comparados aos respectivos controles sob condições ideais de irrigação. Entretanto, as reduções foram mais severas nas folhas dos genótipos suscetíveis à seca, pois sob estresse hídrico, o grupo dos genótipos tolerantes manteve significativamente maiores valores de Fv/Fm, índice SPAD e CRA do que os dos genótipos suscetíveis. Em geral, a temperatura das folhas (TF) de plantas sob estresse foi maior (ao redor de 4°C) que TF das plantas sob condições ideais de água, mas o aumento relativo foi maior entre os genótipos suscetíveis. Os resultados são consistentes com a classificação desses genótipos como tolerantes/suscetíveis e indicam que essas ferramentas podem ser confiáveis na seleção para tolerância à seca, com Fv/Fm, índice SPAD e TF tendo a vantagem adicional de serem técnicas não-destrutivas e de fácil e rápido emprego.
No entanto, em experimentos em condições de campo, vários fatores afetam as respostas fisiológicas, como clima, temperatura, tipo de solo, etc. Assim, visando controlar estes fatores e isolar o efeito a ser estudado experimentos em casa de vegetação são realizados. Dentro deste contexto, Graça e colaboradores (2010) submeteram cultivares de cana de açúcar tolerantes e sensíveis a déficit de água durante 14 dias de estresse em experimentos controlados em casa de vegetação. Os parâmetros fisiológicos (taxa fotossintética e de transpiração, condutância estomática, eficiência do fotossistema II e conteúdo relativo de água) foram coletados durante todo o tratamento e comparados às plântulas controle, irrigadas diariamente. Os autores verificaram que a taxa fotossintética e condutância estomática diminuíram significativamente para todas as cultivares submetidas ao déficit hídrico. No entanto, de modo geral, as cultivares tolerantes apresentaram melhor desempenho fotossintético do que a cultivar sensível, sendo que o conteúdo relativo de água e a eficiência do fotossistema II apresentaram diferenças mais marcantes. Assim como no experimento anterior, os autores sugerem a utilização destes parâmetros fisiológicos na avaliação e distinção de genótipos de cana-de-açúcar tolerantes e sensíveis ao déficit hídrico (Graça et al., 2010). A grande vantagem destas técnicas é que são análises não destrutivas, mantendo-se assim a planta intacta até o final do experimento.
Outro estudo conduzido em casa de vegetação visava avaliar as respostas fisiológicas e de crescimento de cana de açúcar em função do déficit hídrico durante crescimento formativo. A cultivar de cana escolhida foi plantada em vasos e adubada com N, P e K com base em análises de solo. Os tratamentos consistiram solo orgânico (húmus) e solos de areia, e dois regimes de água, bem irrigado (WW) e em déficit (WS). Todos os vasos foram irrigados até 58 dias após plantio, quando a água foi retirada dos vasos WS. Durante o tratamento foram medidas a taxa de crescimento da planta, o Conteúdo Relativo de Água na folha (CRA), o teor de prolina, bem como os componentes de fotossíntese. O perfilhamento final, área foliar verde e biomassa da parte aérea foram determinados aos 27 (em 2009) ou 22 (em 2010) dias após o início do tratamento de estresse. Os sintomas de estresse das plantas de cana apareceram 7-10 dias antes em solo arenoso do que em solos orgânicos. O estresse hídrico reduziu a condutância estomática (gs), a Eficiência fotoquímica do Fotossistema II (ΦPSII), a taxa de fotossíntese da folha (Pn), o número de perfilhos e de área foliar verde, resultando em biomassa aérea reduzida, especialmente em solo arenoso. Nem o conteúdo relativo de água nem teor de prolina foram um indicador sensível WS. Conclui-se então que as medidas não-destrutivas de variáveis fisiológicas como gs, ΦPSII e Pn durante a fase de formação pode ser útil para a detecção precoce de estresse hídrico na cana de açúcar (Barry et al., 2010).
Além deste tipo de avaliação, análises como conteúdo relativo de água, estabilidade da membrana plasmática, além de avaliações bioquímicas como conteúdo de prolina, sólidos solúveis e teor de açucares também podem ser utilizados para complementar os estudos (Cha-um e Kirdmanee, 2009; Machado et al. 2009). Por exemplo, avaliações da estabilidade da membrana plasmática permitem quantificar o equilíbrio da membrana celular em tecidos submetidos a algum tipo de estresse. A membrana celular é composta de proteínas e fosfolipídios dispostos e uma camada dupla, algumas proteínas ficam mergulhadas nesta camada bilipídica e outras ficam ancoradas na superfície. Este arranjo tem como função principal manter a fluidez e a funcionalidade da membrana, sendo que a água é um componente importante para a manutenção desta fluidez. O estresse hídrico pode alterar ou mesmo danificar esta estrutura, o que pode ser expresso em maior liberação de solutos pelas células. O princípio da metodologia baseia-se na afirmativa que tecidos danificados ou em estresse liberam íons mais rapidamente em solução aquosa, enquanto em células não danificadas essa liberação é mais lenta. Outra análise importante são os ensaios do conteúdo relativo de água que medem o volume de água na folha, porém também expressam o efeito do ajuste osmótico no conteúdo de água da folha, sendo possível avaliar o nível de água na folha. São metodologias, embora destrutivas, simples, rápidas e efetivas para avaliar a respostas dos genótipos ao estresse hídrico.
Cha-um e Kirdmanee (2009) propõem a utilização de análise de multivariada de parâmetros bioquímicos e fisiológicos dentro dos programas de melhoramento de cana de açúcar visando à seleção de materiais tolerantes a estresse abiótico. Enquanto Silva e colaboradores (2007) sugerem o uso de avaliações morfofisiológicas, pois as consideram metodologias práticas e rápidas. Machado e colaboradores (2009) determinaram que o estresse hídrico afeta as trocas, altura das plantas, reduziu o número e o comprimento dos entrenós, além de afetar matéria seca o conteúdo de sólidos solúveis dos colmos.
Desta forma, o estabelecimento de protocolos para avaliação de resistência à seca poderá subsidiar futuros projetos de melhoramento para tolerância à seca, bem como apoiar na tomada de decisão de manejos que propiciem uma maior eficiência no uso de água. De posse desses conhecimentos, poder-se-á estabelecer critérios de seleção de genótipos, bem como delinear estratégias de utilização dessas fontes de resistência nos programas de melhoramento para a região. Assim, os programas de melhoramento genéticos de cana-de-açúcar têm assimilado o uso destas novas ferramentas e adotado estratégias específicas para a obtenção de variedades adaptadas a esses novos ambientes de produção, reorientando os processos de hibridação e seleção e implantando estações experimentais regionais de seleção (Landell & Bressiani, 2008).