From Staminate Flower Induction to Seed Harvest: Feminised Seed Production in Cannabis sativa

No mundo do melhoramento de plantas, o objetivo é frequentemente criar descendentes que carreguem os melhores traços de seus progenitores, combinando a força de um com o sabor de outro. Para a maioria das culturas, este é um processo direto de pegar o pólen de uma planta masculina e colocá-lo na flor feminina de uma parceira escolhida. No entanto, a planta de cannabis apresenta um enigma biológico único. Ela é dioica, o que significa que existem plantas individuais distintamente masculinas ou femininas, e o produto comercial — a flor — é encontrado apenas nas fêmeas. Em um ambiente comercial, a presença de mesmo uma única planta masculina é um desastre, pois seu pólen fertilizará as fêmeas, fazendo com que produzam sementes em vez das flores densas e sem sementes que são colhidas. Esta separação rigorosa torna o melhoramento tradicional difícil, pois os cientistas não podem facilmente cruzar duas plantas fêmeas de elite para criar uma nova variedade melhorada sem introduzir genética masculina ou arriscar sementes indesejadas.

Para resolver isso, pesquisadores buscam há muito tempo uma maneira de mudar temporariamente o sexo de uma planta feminina, convencendo-a a produzir pólen sem alterar seu código genético. Este processo baseia-se em um tratamento químico que interrompe os sinais hormonais naturais da planta, especificamente bloqueando um hormônio chamado etileno, que é essencial para o desenvolvimento da flor feminina. Quando este sinal é silenciado no momento certo, o sistema reprodutivo da planta muda de marcha e começa a cultivar flores masculinas em vez de femininas. Embora o conceito seja conhecido há algum tempo, a aplicação prática tem sido inconsistente, com muitas tentativas falhando em produzir pólen viável suficiente ou resultando em plantas que estão estressadas demais para funcionar adequamente. O desafio tem sido transformar um truque de laboratório em um método confiável e de escala industrial para a criação de sementes "feminizadas" — sementes que são geneticamente femininas, mas nascidas de um cruzamento entre dois progenitores femininos.

Uma equipe de pesquisadores da Agriculture Victoria desenvolveu agora um sistema completo, passo a passo, para a produção dessas sementes. O trabalho deles vai além da simples aplicação química para criar um fluxo de trabalho completo, desde o cultivo inicial das plantas até a colheita final das sementes. O processo começa com a retirada de estacas de uma única planta feminina de alta qualidade e o cultivo destas em um ambiente controlado. Os pesquisadores gerenciam cuidadosamente o formato dessas plantas, podando-as para incentivar uma estrutura de ramificação específica que garanta que o spray químico possa atingir todas as partes da copa. Esta preparação é crucial, pois as plantas devem ser robustas o suficiente para suportar o tratamento, permanecendo acessíveis para o trabalho delicado que se segue.

Assim que as plantas estão pras, a equipe aplica uma solução de tiossulfato de prata, uma mistura química que desencadeia a mudança de sexo. Isto não é um evento único, mas uma campanha sustentada. As plantas são pulverizadas três vezes por semana durante várias semanas, começando assim que as flores começam a se formar. O tempo é crítico; o spray deve ser aplicado no escuro ou sob luz fraca, porque o produto químico se decompõe rapidamente quando exposto à luz brilhante. À medida que as semanas passam, as flores femininas nas plantas tratadas passam por uma transformação visível. Em vez de desenvolver as estruturas pegajosas e semelhantes a pelos usadas para capturar o pólen, as flores incham e começam a formar pequenos sacos arredondados que contêm pólen. Estes sacos, que parecem diferentes daqueles de uma planta naturalmente masculina, eventualmente tornam-se amarelos e rompem-se, liberando uma nuvem de pólen viável.

Os pesquisadores descobriram que, para obter pólen suficiente para um programa de melhoramento bem-sucedido, precisavam pulverizar as plantas repetidamente ao longo de um período de três a quatro semanas. Eles colheram o pólen selecionando gentilmente os sacos e sacudindo-os através de peneiras finas para separar os grãos do material vegetal. Este pólen foi então armazenado em um congelador para manter sua viabilidade até que fosse necessário. A fase seguinte envolveu a retirada destes grãos armazenados e a aplicação manual deles nos estigmas de outras plantas femininas que não haviam sido tratadas. Estas plantas receptoras foram cultivadas em paralelo, cronometradas para que suas flores estivessem prontas para receber o pólen exatamente no momento em que as plantas doadoras estivessem produzindo-o. Ao usar um pincel fino para aplicar o pólen diretamente, a equipe garantiu que a polinização cruzada fosse precisa e que nenhuma contaminação indesejada ocorresse.

Os resultados deste método foram substanciais. De apenas três plantas receptoras que foram polinizadas utilizando esta técnica, a equipe colheu aproximadamente 3.000 sementes. Este rendimento demonstra que o método é não apenas cientificamente sólido, mas também prático para a produção das grandes quantidades de sementes necessárias para programas de melhoramento. As sementes produzidas eram todas femininas, confirmando que o material genético veio inteiramente dos dois progenitores femininos. Os pesquisadores observaram que, embora as plantas doadoras tratadas apresentassem sinais de estresse, como o amarelecimento das folhas, isto era uma parte normal do processo e não impediu a formação bem-sucedida de pólen. De fato, o estresse era um sinal de que o tratamento químico estava funcionando efetivamente para suprimir os órgãos reprodutores femininos e redirecionar a energia da planta para a criação de estruturas masculinas.

Este estudo marca um passo significativo à frente para a indústria da cannabis, ao fornecer uma estrutura confiável para a criação de variedades híbridas de elite. Antes deste trabalho, os criadores frequentemente lutavam contra a imprevisibilidade da reversão de sexo ou a falta de um método padronizado para produzir sementes em massa. O novo protocolo oferece um caminho claro para gerar sementes geneticamente uniformes, que podem ser armazenadas por longos períodos e usadas para cultivar plantas que são idênticas aos seus progenitores. Esta é uma grande vantagem sobre o padrão atual da indústria de clonagem de plantas a partir de estacas, que é intensiva em mão de obra e carrega um risco maior de doenças. Ao permitir a criação de sementes a partir de duas plantas femininas selecionadas, o método permite que os criadores fixem traços desejáveis e criem novos híbridos com maior precisidade. O trabalho sugere que, com esta ferramenta, o potencial para o melhoramento científico da cannabis está finalmente sendo desbloqueado, movendo a cultura de um estado de propagação manual para um sistema agrícola mais avançado baseado em sementes.