Sementes feminizadas: produção e calculadora de STS

As sementes feminizadas dão origem a plantas fêmeas. O pólen que as gera vem ele próprio de uma planta fêmea. Por si só, uma fêmea não forma pólen. Para isso costuma ser pulverizada com tiossulfato de prata, abreviado STS. Num ensaio com quatro variedades de cânhamo, após três aplicações 95 a 100 % das flores nos ápices dos ramos eram masculinas. Os ápices são as extremidades superiores dos ramos.

Porque é que a descendência sai feminina?

Porque cada grão de pólen de uma planta fêmea transmite apenas um cromossoma X. Os cromossomas transportam o material genético no núcleo da célula. As plantas fêmeas têm dois X, as plantas macho um X e um Y. Quando um destes grãos de pólen chega a uma flor feminina, forma-se de novo uma semente com dois X. Nos ensaios, toda a descendência analisada destas polinizações era feminina. Num ensaio, isso foi comprovado nas plântulas por PCR. Este teste genético torna visível um segmento masculino do material genético.

O mesmo acontece sem planeamento quando uma planta fêmea se torna hermafrodita. Forma ela própria anteras e poliniza-se com elas. As anteras são os órgãos onde o pólen amadurece. No ensaio, as sementes destas flores deram apenas plantas geneticamente femininas. As sementes de um cruzamento com um macho deram, em duas linhas, cerca de metade de machos. A designação «autoflorescente» nada tem a ver com «feminizada». Autoflorescente significa que a floração começa pela idade da planta e não pela duração do dia.

Escolher sementes feminizadas quando não se querem machos. Os hermafroditas continuam possíveis.
Nas variedades autoflorescentes, verificar as duas indicações em separado. As duas características surgem de forma independente uma da outra.

Com que meio forma pólen uma planta fêmea?

Na maioria dos casos com um produto que bloqueia o efeito do etileno. O etileno é um mensageiro gasoso da planta e favorece as flores femininas. Sem o seu efeito, também uma fêmea genética forma flores masculinas. O STS obtém-se do sal de prata nitrato de prata e do sal tiossulfato de sódio na proporção de um para quatro. Quase toda a prata fica então dissolvida, com cada partícula de prata ligada a duas partículas de tiossulfato. Assim desloca-se bem nos vasos condutores com que a planta distribui a água. O nitrato de prata puro quase não se move neles. O efeito foi estudado na arabidopsis, a planta-modelo da botânica. Aí a planta reconhece o etileno num ponto de ligação, o recetor. Neste recetor, a prata ocupa o lugar do cobre. O etileno continua a ligar-se, mas o sinal não segue adiante. Na canábis isto não foi medido.

Os outros meios atuaram com menos força ou causaram danos. Numa comparação com a mesma variedade, o STS ficou à frente do AVG e muito à frente do sal metálico nitrato de cobalto e do 1-MCP. O AVG inibe a formação de etileno. Aplicado em gotas no ápice, deu num ensaio 132 flores masculinas, em pulverização quase nenhuma. Em doses mais altas, os ápices amareleceram. O 1-MCP é um gás que atua no mesmo recetor. Em dois ensaios não deu uma única flor masculina. A prata coloidal consiste em partículas finas de prata dispersas em água. Com 30 ppm, ou seja 30 partes por milhão, só atuou com pulverização diária até à floração. Uma aplicação única ficou sem efeito. A hormona de crescimento ácido giberélico, abreviada GA3, é o método mais antigo. Em 1972, 50 µg por planta, dados por mecha ao longo de dez dias, deram em média 33,8 flores masculinas. Uma semana depois, a planta voltava a formar flores femininas. Em pulverização a 0,01 %, o GA3 não teve qualquer efeito noutro ensaio. Dia curto significa doze horas de escuridão ou mais, dia longo significa noites mais curtas. Quando se aplicou GA3 na passagem ao dia curto, as inflorescências cresceram alongadas e soltas noutro ensaio. Com isso baixaram o THC e o CBD, os dois compostos ativos mais importantes.

Escolher o STS como meio.
Usar prata coloidal apenas se for possível pulverizar todos os dias até à floração.
Prescindir do GA3 e do 1-MCP. Segundo os autores de um estudo, na prática o GA3 foi em grande parte substituído pelo STS.

Como se prepara e se pulveriza a solução de STS?

O STS mistura-se em casa a partir de dois sais vendidos no comércio de laboratório ou de produtos químicos. Pulveriza-se uma solução de 3 mM, três vezes com uma semana de intervalo. As concentrações indicam-se em milimoles por litro, abreviado mM. 0,1 M correspondem a 100 mM. Para uma planta com três aplicações de 400 ml cada são precisos 180 ml de solução-mãe, ou seja duas preparações. Pelas contas, uma preparação de 100 ml chega para pouco mais de 660 ml de solução de pulverização. Segundo a receita abaixo, compram-se para isso 1,7 g de nitrato de prata. Juntam-se 3,16 g de tiossulfato de sódio anidro ou 4,96 g de tiossulfato de sódio pentahidratado. Pelas contas, só chegam à solução de pulverização 0,61 g de nitrato de prata e 2,28 g ou 3,57 g de tiossulfato de sódio. Para outras quantidades, a calculadora abaixo faz as contas. A lista de compras inclui:

Nitrato de prata (AgNO₃).
Tiossulfato de sódio (Na₂S₂O₃), anidro ou pentahidratado (Na₂S₂O₃ · 5 H₂O). A forma contida na embalagem consta do rótulo. O pentahidratado contém água de cristalização e fornece menos tiossulfato por grama.
Água destilada, como nos ensaios.
Um molhante, para a solução ficar nas folhas. Num ensaio foi 0,1 % de Tween 20.
Uma balança de precisão com divisão de 0,01 g, uma proveta, dois frascos escuros e um pulverizador.

Solução A, nitrato de prata 0,1 M: dissolver 1,7 g de nitrato de prata em água destilada e completar até 100 ml.
Solução B, tiossulfato de sódio 0,1 M: dissolver 3,16 g do sal anidro ou 4,96 g do pentahidratado e completar até 200 ml. Chega para duas preparações de solução-mãe.
Guardar as duas soluções no escuro até ao uso.
Solução-mãe, 20 mM de STS: verter devagar 20 ml da solução A em 80 ml da solução B, por esta ordem. Obtêm-se 100 ml no total. Para três aplicações de 400 ml, preparar duas vezes. No frigorífico conserva-se até um mês. Recomenda-se prepará-la fresca.
Solução de pulverização, 3 mM: completar 150 ml de solução-mãe com água destilada até 1 l e juntar o molhante.

Com 3 mM em três aplicações, no ensaio citado no início 95 a 100 % das flores nos ápices eram masculinas. Um décimo disso, 0,3 mM, deu apenas 42 a 91 %. Noutro ensaio, em três variedades bastou uma única aplicação precoce de 1,5 mM. Também aí três aplicações atuaram melhor. Em três variedades com alto teor de THC, 3 mM em três aplicações mudaram o sexo de 80,5 a 94,7 % das flores. Aí a primeira aplicação foi feita na passagem ao dia curto. Mais não traz nada: 20 mM causaram manchas amarelas e queda de folhas. Pouco demais não atua de todo. Num ensaio, um total de 100 µg de STS por planta não deu uma única flor masculina. Pelas contas, isto é menos de um milésimo da prata de uma única aplicação de 400 ml a 3 mM.

Pulverizar até a solução escorrer das folhas. Em plantas de 1 a 1,5 m de altura foram cerca de 400 ml por aplicação.
Pulverizar logo após apagar a luz, para as folhas não queimarem. No exterior corresponde-lhe o crepúsculo, mas isso não foi testado ao ar livre.
Pulverizar a planta inteira. Isso atuou melhor do que tratar só os ápices.
Também um tratamento parcial atua na planta inteira. Tratar apenas os ápices já causou danos foliares em toda a planta.
Para a autopolinização pode tratar-se um único ramo. Um programa de melhoramento pulverizou um só ramo três vezes com dois dias de intervalo a 6 mM. Não foi medido se os restantes ramos florescem então como machos.

Calculadora da solução de STS

A calculadora indica quanto nitrato de prata e quanto tiossulfato de sódio uma solução de pulverização com a concentração escolhida precisa, diluída a partir da solução-mãe ou pesada diretamente. Define também as datas das aplicações e os momentos aproximados do pólen e das sementes.

Dados

Concentração (mM) Nos ensaios funcionaram 1,5 a 3 mM; 0,3 mM funcionou só em parte e 20 mM danificou as folhas.

Solução por planta e aplicação (ml) Pulveriza-se até escorrer; plantas com 1 a 1,5 m de altura precisaram de cerca de 400 ml.

Plantas

Aplicações

Intervalo entre aplicações (dias)

Primeira aplicação a

Preparaçãoa partir da solução-mãe pesar diretamente

Tiossulfato de sódio comosal anidro penta-hidratado

Resultado

Datas

Manusear e armazenar o nitrato de prata e o tiossulfato de sódio de acordo com a ficha de dados de segurança do produto.

Valores calculados a partir das massas molares: nitrato de prata 169,87 g/mol, tiossulfato de sódio 158,11 g/mol, como penta-hidratado 248,18 g/mol. Solução-mãe segundo o protocolo da Sigma-Aldrich: 20 ml de nitrato de prata 0,1 M em 80 ml de tiossulfato de sódio 0,1 M dão 100 ml a 20 mM.

Quando se pulveriza, no interior e no exterior?

No início da floração. No interior, começa no dia em que o temporizador muda para dia curto. Dia curto significa doze horas de escuridão ininterrupta ou mais. No início do dia curto, a reversão sexual resultou de forma fiável. A meio da floração, uma aplicação não bastou num ensaio. Mesmo três aplicações deram então só em 26 a 57 % das plantas algumas flores masculinas. Segundo um artigo de revisão, pulveriza-se até ainda na fase vegetativa e deixam-se as plantas depois uma semana em dia longo.

No exterior não há dia de mudança. Depois do solstício de verão, as noites ficam todos os dias um pouco mais longas. Indução floral é a passagem da planta à floração. O momento em que começa depende da variedade. A passagem estende-se por vários dias. Num ensaio em câmara, uma inflorescência só começou em mais de metade das plantas após três dias curtos seguidos. De volta ao dia longo, desfez-se outra vez. O início reconhece-se no ápice: aí há três ou mais pares de estigmas muito juntos. Os estigmas são os pelos brancos da flor feminina. Flores isoladas nas axilas das folhas não contam. Uma planta mais velha forma-as também com dias longos.

No interior, dar a primeira aplicação no dia da mudança para dia curto e as outras duas com uma semana de intervalo cada.
Ou, segundo o artigo de revisão, pulverizar já na fase vegetativa e dar depois mais uma semana de dia longo.
No exterior, fazer a primeira aplicação no início da passagem ou pouco antes. Falta um ensaio ao ar livre, a regra vem do cultivo interior.
Em variedades que mudam pouco depois do solstício de verão, planear as aplicações para julho.
Contar com cerca de quatro semanas da primeira pulverização até ao pólen, e mais três a quatro até à semente madura. A maturação das sementes foi medida em flores hermafroditas autopolinizadas.
No exterior, a semente destas variedades amadurece assim, pelas contas, entre a segunda quinzena de agosto e meados de setembro.

Que planta serve como dadora?

Uma planta seguramente fêmea que, sem tratamento, não mostre flores masculinas. O STS atua independentemente da suscetibilidade da planta. O tratamento não revela, portanto, se a dadora tende por si a formar flores masculinas. Esta tendência é hereditária. As filhas de fêmeas com flores masculinas formaram-nas mais vezes. Em dois ensaios foram 34 % em vez de 23 % e 13,7 % em vez de 4,9 % das fêmeas.

Também uma linha feminizada não é automaticamente estável. «Feminizada» refere-se só ao sexo da descendência, não à tendência para o hermafroditismo. Num programa de melhoramento, 16 origens foram autopolinizadas ao longo de até seis gerações. A partir da quarta geração surgiram flores anormais em todas as linhas. Eram, por exemplo, flores com órgãos dos dois sexos ou flores no sítio errado. Ao mesmo tempo formaram-se menos sementes. Numa linha com sete gerações lado a lado, a proporção de flores anormais subiu de 0,4 % para 13,7 %. Isto é mais do que o trigésimo múltiplo. Esta linha era monoica e tinha flores masculinas e femininas na mesma planta. Nestas linhas, a autofecundação nem sempre exigiu tratamento. Nas linhas de plantas fêmeas, as plantas tratadas deram muitas vezes muito pouco pólen nas gerações posteriores. Oito de 22 destas tentativas falharam por isso. Supõe-se que assim se seleciona também a capacidade de reversão sexual e que as flores masculinas espontâneas se tornam mais frequentes. Isto não foi medido, a suposição vem dos autores do programa de melhoramento. Para uma única geração S1 não há medição da tendência para o hermafroditismo. Num ensaio, após uma autofecundação não se encontrou perda mensurável de diversidade genética.

Deixar a dadora florir primeiro sem tratamento e verificar cada inserção de folha. Em alternativa, confirmar o seu sexo por teste genético.
Excluir como dadora uma planta com uma só flor masculina que seja. Depois contam a saúde e as características que deve transmitir.
Não autopolinizar uma linha repetidamente ao longo de muitas gerações.
A partir da quarta geração de autofecundação, procurar de propósito flores anormais.
Verificar antes a estabilidade genética de uma dadora, como descrito no artigo sobre o teste de stress.

Como se recolhe e se transfere o pólen?

Recolhe-se das flores masculinas abertas, cerca de quatro semanas após a primeira aplicação. A quantidade de pólen que uma planta tratada fornece depende muito da variedade. De cinco variedades, uma deu tanto como um macho verdadeiro. Três ficaram no meio, uma não formou nenhum. No pólen das plantas tratadas, 37 a 83 % dos grãos estavam malformados, nos machos nenhum. No teste de germinação em meio de cultura germinaram 0 a 13 % dos grãos, em dois machos 10 e 19 %. As flores masculinas surgiram cerca de três semanas após a primeira aplicação, o pólen após cerca de quatro. As flores masculinas das plantas tratadas abriram após uns 25 dias, as dos machos verdadeiros após 18. Muitas nem chegam a abrir ou libertam o pólen só com hesitação.

Numa variedade nova, fazer primeiro um ensaio de teste.
Recolher o pólen de flores abertas, por exemplo batendo-as levemente sobre uma folha de papel.
Levar o pólen à mesma planta ou à sua estaca, ou seja, a uma cópia geneticamente igual. Isto é uma autofecundação, e as sementes formam a geração S1.
Para um cruzamento, levar o pólen a outra planta fêmea. Também a sua descendência é feminina.
Contar com a germinação: num ensaio, as sementes de pólen de STS germinaram a 64,3 %, pouco menos de duas em três.
Esperar sementes maduras a partir de cerca de três a quatro semanas após a polinização. Isto foi medido em flores hermafroditas autopolinizadas com 22 a 48 sementes por inflorescência e 90 a 95 % de germinação.