PROF. MARCELO TEIXEIRA PACHECO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SULFACULDADE DE AGRONOMIA
DEPARTAMENTO DE PLANTAS DE LAVOURA
PARTE III
Qual tipo de variedade de planta deve ser utilizada para adicionar gene(s) via
engenharia genética?
VARIEDADES ELITE
ALTO RENDIMENTO
ALTA QUALIDADE
VARIEDADE ELITE
VARIEDADE ANTIGA
Lagarta rosca
SUCESSO DE UMA VARIEDADE TRANSGÊNICA DEPENDE TAMBÉM DA VARIEDADE USADA
PARA RECEBER TRANSGENE!!!
DE ONDE VEM AS VARIEDADES ELITE?
PROGRAMAS DE MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS!!!
MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS
CRUZAMENTO DE DUAS VARIEDADES
SELEÇÃO DAS PLANTAS FILHAS DO CRUZAMENTO (durante vários anos)
TESTE DAS MELHORES PLANTAS SELECIONADAS (Comparar com as melhores variedades do mercado)
PRODUÇÃO E COMERCIALIZAÇÃO DE SEMENTES
8
A
12
A
N
O
S
MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS
CRUZAMENTOS SÃO LIMITADOS A MESMA ESPÉCIE OU ESPÉCIES APARENTADAS PRÓXIMAS
TODOS OS GENES DAS PLANTAS PARENTAIS SÃO “EMBARALHADOS” NAS PLANTAS FILHAS
PODEMOS ESPERAR FILHOS MUITOS DIFERENTES UNS DOS OUTROS
DÍFICIL DE ENCONTRAR FILHOS MELHORES QUE AS MELHORES VARIEDADES DO MERCADO
É COMUM MELHORAR PARA ALGUMAS CARACTERÍSTICAS E PIORAR PARA OUTRAS
Ex.: uvas para produção de vinhos – boa qualidade de vilho – muito suscetíveis a doenças – melhora resistência a doenças piora qualidade do vinho
ENGENHARIA GENÉTICA DE PLANTAS
PERMITE INTRODUZIR UM OU POUCOS GENES DE CADA VEZ
PODEMOS MELHORAR PARA UMA OU POUCAS CARACTERÍSTICAS SEM ALTERAR AS OUTRAS CARACTERÍSTICAS DA PLANTA
TRANSGENES PODEM VIR DE QUALQUER ORGANISMO
GRANDE INVESTIMENTO (TEMPO, DINHEIRO, MÃO-DE-OBRA)
NECESSÁRIOS MÚLTIPLOS EVENTOS DE TRANSFORMAÇÃO
TRANSGENE PODE SER TRANSFERIDO ATRAVÉS DE CRUZAMENTOS ARTIFICIAIS CONTROLADOS DA PLANTA TRANSGÊNICA PARA VARIEDADES NÃO TRANSGÊNICAS
COMO TODO NOVA TÉCNICA EXISTEM RISCOS A SEREM ESTUDADOS
ALGUNS RISCOS POTENCIAIS DO USO PLANTAS TRANSGÊNICAS
Alergia ao novo produto transgênico
Uso de um único produto em grandes áreas e por vários anos (Ex.: herbicida)
Escape do transgene para espécies de plantas aparentadas
Contaminação de variedades não transgênicas
Transferência do transgene de resistência a herbicida para espécies de plantas daninhas aparentadas da espécie cultivada transgência
Seleção de plantas daninhas resistentes ao(s) herbicida(s) que a planta transgênica é resistente
Redução das populações de insetos benéficos quando gene de resistência a insetos é usado
Danos a microflora e microfauna do solo
Transferência do gene de resistência a antibiótico (usado para seleção da planta transformada) para bactérias patogênicas
Os riscos potenciais abaixo não ocorrem em todas as plantas transgênicas, dependerá da característica sendo considerada. Alguns riscos são apenas
especulativos, enquanto outros tem maior embasamento teórico.
ALGUNS BENEFÍCIOS POTENCIAIS DO USO PLANTAS TRANSGÊNICAS
Maior rendimento
Maior qualidade do produto agrícola
Menor custo de produção
Cultivo em áreas agrícolas marginais
Menor uso total de defensivos químicos
Menor teor de resíduos químicos nos produtos agrícolas
Produtos agrícolas com maior qualidade e/ou quantidade de protéinas, óleos, conteúdo vitamínico e de sais minerais)
Distribuição de vacinas produzidas em plantas para populações carentes
Os ítens abaixo dependem do tipo de cada característica a ser incorporada em uma planta transgênica.
Ano Algodão
Bt
Algodão
Não-Bt
1999 11,8 60,7
2000 20,5 48,5
2001 32,9 87,5
Aplicação de pesticidas em algodão Bt e não-Bt na China,
1999-2001 (kg/ha).
Adoção de algodão Bt na China, 1997-2001
Fonte: Pray et al. 2002.The Plant Journal, v.31(4), p. 423-430
TAXA DE ADOÇÃO DE ALGODÃO Bt (resistente a lagartas) NA CHINA E REDUÇÃO NA APLICAÇÃO DE PESTICIDAS
Tecnologia Bt ultiliza genes cry da bactéria do solo Bacillus thuringiensis. Genes cry, produzem proteínas Cry que quando ingeridas paralisam o sistema digestivo de diferentes insetos. Dependendo do tipo
de gene cry a proteína correspondente pode controlar lepidópteros (borboletas e mariposas), coleópteros (besouros) e dípteros (moscas)
ALGUNS EXEMPLOS DE PLANTAS TRANSGÊNICAS JÁ COMERCIALIZADAS
Soja resistente a herbicida
Milho Bt – resistente a insetos
Milho resistente a herbicidas
Canola resistente a herbicidas
Canola com ácidos graxos modificados
Algodão Bt – resistente a insetos
Algodão resistentes a herbicidas
Tomate Flav Savr – maturação retardada
Mamão resistente ao vírus
Exemplos de números de transgênicos liberados para teste a campo nos EUA
Fonte: www.isb.vt.edu/cfdocs/fieldtests1.cfm
Espécie Nº Testes
Milho 210
Tomate 111
Batata 98
Soja 94
Algodão 48
Canola 82
Arroz 36
Trigo 21
Alface 10
Uva 9
Mamão 3
Total
Países Industriais
Países desenvolvimento
17 países com cultivos GM
Aumento de 13,3 milhões de ha (20%) entre 2003 e 2004
Fonte: James, C. Preview: Global status of commercialized biotech/GM crops: 2004. ISSSA Briefs No. 32. ISSSA, Ithaca, NY, U.S.A. 2004.
ÁREA GLOBAL DE CULTIVOS TRANSGÊNICOS
Nº 13Espanha0,1 Mi ha
Milho
Nº 17Alemanha<0,05 Mi ha
Milho
Nº 14Filipinas0,1 Mi ha
Milho
Nº 6Paraguai1,2 Mi ha
Soja
Nº 12México0,1 Mi ha
Algodão, soja
Nº 16Honduras<0.05 Mi ha
Milho
Nº 15Colômbia<0.05 Mi ha
Algodão
Nº 3Canadá*5,4 Mi haCanola, milho, soja
Nº 1EUA*47,6 Mi haSoja, milho, algodão, canola
Nº 2Argentina*16,2 Mi haSoja, milho, algodão
Nº 9Uruguai*>0,3 Mi ha
Soja, milho
Nº 4Brasil*5.0 Mi ha
Soja
Nº 8África do Sul*0.5 Mi haMilho, soja, algodão
Nº 11Romênia*0,1 Mi ha
SojaNº 5China*3,7 Mi ha
Algodão
Nº 10Austrália*0.2 Mi ha
Algodão
Nº 7Índia*0,5 Mi ha
Algodão
Cultivos GM por país, 2004
* 14 países cultivando 50.000 ha ou mais de cultivos GMFonte: James, 2004.
Característica Área
Milhões ha
%
Transgênicos
Soja tolerante herbicida 48,4 60
Milho Bt 11,2 14
Algodão Bt 4,5 6
Milho tolerante herbicida 4,3 5
Canola tolerante herbicida 4,3 5
Milho Bt / tol. herbicida 3,8 4
Algodão Bt / tol. Herbicida 3,0 4
Algodão tolerante herbicida 1,5 2
Total 81,0 100
ÁREA DOS PRINCIPAIS CULTIVOS TRANSGÊNICOS
Fonte: James, 2004.
Mil
hõ
es h
aTAXA GLOBAL DE ADOÇÃO (%) DOS PRINCIPAIS
CULTIVOS TRANSGÊNICOS
NOVAS TIPOS CARACTERÍSTICAS TRANSGÊNICASEM ESTUDO / TESTE NO MUNDO
Resistência a seca
Resistência a sais tóxicos no solo (ex.: salinidade)
Resistência ao frio
Resistência a vírus
Resistência a fungos
Resistência à bactérias
Maior capacidade absorção de minerais
Maior capacidade fotossintética
Maior teor de vitaminas
Maior teor de proteínas
Acidos graxos modificados
Vacinas comestíveis
Produção de fármacos em plantas
Fitoremediação (redução metais tóxicos no solo)
ALGUNS EXEMPLOS DE TRANSGÊNICOS
ARROZ DOURADO: síntese de pró-vitamina A em arroz
(3 genes incorporados:2 de narcísio e 1 da bactéria Erwinia uredovora)
TRIGO RESISTENTE A SECA
TRIGO DEBR(transgênico)
CONTROLE (não transgênico)
Em potes, em casa-de-vegetação os sintomas de seca começam após 15
dias de falta d’água
Gene DEBR1A de Arabidopsis thaliana
Narcísio
Fonte: CIMMYT, março de 2004
Fonte: Ye et al., Sciene, v.287, p.303-305, 2000
Arroz dourado Controle (não transgênico)
ALGUNS EXEMPLOS DE TRANSGÊNICOS
ABÓBORA FREEDOM II: resistente ao vírus do mosaico amarelo e ao vírus do mosaico II
MAMÃO RESISTENTE AO VÍRUS DA MANCHA ANELAR
Transgênico Não-transgênico
Mamão resistente ao vírus da mancha anelar (transmitido por pulgões)
Feijão tolerante ao Vírus do mosáico dourado (transmitido pela mosca branca)
Feijão resistente ao vírus do mosáico dourado
Milho Bt (gene cry1C de Bacillus thuringiensis)– controle de lagarta do cartucho (Spodoptera frugiperda)
Algodão Bt – controle do bicudo
ALGUNS TRANSGÊNICOS BRASILEIROS EM FASE DE TESTE NA EMBRAPA
Hormônio do crescimento humano: soja e milho (parceria com a UNICAMP)
Insulina: soja (parceria com a UNICAMP)
(Brasil gasta atualmente cerca de U$ 900.000.000 para o controle de insetos do algodão)
EMBRAPA ESTÁ AVALIANDO IMPACTO AMBIENTAL DE TRANSGÊNICOS
(IMPACTOS NOS MICROORGANISMOS E FLORA DO SOLO
Feijão transgênico resistente ao vírus do mosaico dourado
Mamão transgênico resistente ao vírus da mancha anelar
MUDANÇAS ATUAIS E FUTURAS NA TECNOLOGIA TRANSGÊNICA
Características que beneficiem o consumidor e não somente o agricultor ou a empresa de agronegócio
Abandono gradativo do uso de resistência a antibiótico como marcadores para seleção de plantas transgênicas
Uso de novos tipos marcadores (chamados de positivos)
Retirada dos marcadores das plantas transgênicas
Inserção do transgene em locais específicos do genoma
Melhor controle da expressão do transgene (expressar-se somente onde e quando necessário)
Transformação do DNA do cloroplasto e não do DNA do núcleo para limitar chances de transmissão de transgenes para plantas não transgênicas
Cloroplasto é organela responsável pela fotossíntese e localizada no citoplasma da célula
Cloroplasto quase nunca é transmitido pelo pólen, porque pólen tem pouco citoplasma
A TRANSGENIA É APENAS UMA FERRAMENTA DA GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS.
A DESCOBERTA E CLONAGEM DOS GENES COM UTILIDADE PARA AGRICULTURA, AGROINDÚSTRIA E/OU CONSUMIDORES É O PASSO MAIS IMPORTANTE O SUCESSO DE UM TRANSGÊNICO.
TRANSGÊNICOS NÃO SÃO RESPOSTA PARA TODOS OS PROBLEMAS, MAS OFERECEM MAIS OPORTUNIDADES E BENEFÍCIOS QUE POSSAMOS VISLUMBRAR.
TRANSGÊNICOS DEVEM SER ANALIZADOS CASO-A-CASO. SÃO CADA VEZ MAIS SEGUROS EM VIRTUDE DOS INÚMEROS TESTES A QUE SÃO SUBMETIDOS.
ALGUNS PONTOS IMPORTANTES!
ONDE SABER MAIS NA INTERNETINFORMAÇÕES SOBRE BIOTECNOLOGIA - EM PORTUGUÊS
Biotecnologia ciência e desenvolvimento
http://www.biotecnologia.com.br
Conselho de informações sobre biotecnologia
http://www.cib.org.br
INFORMAÇÕES SOBRE BIOTECNOLOGIA - EM INGLÊS
Site da FAO sobre biotecnologia
http://www.fao.org/biotech/
Transgenic crops: an introduction and resource guide
http://www.colostate.edu/programs/lifesciences/TransgenicCrops/
ANIMAÇÕES SOBRE ENGENHARIA GENÉTICA - EM INGLÊS
Introduzindo um gene em uma célula
http://bioteach.ubc.ca/TeachingResources/Applications/GMOpkgJKloseGLampard2.swf
Tecnologia do DNA recombinate
http://present.smith.udel.edu/biotech/rDNA.html
LINKS PARA INFORMAÇÕES E ANIMAÇÕES EM GENÉTICA E BIOTECNOLOGIA – EM INGLÊS
Links em genética e biotecnology – webbooks, animações e mais
http://www.uh.edu/sibs/tutorial/genetics.htm
Animações em biologia e genética
http://science.nhmccd.edu/biol/bio1int.htm#dna