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