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PARTE III
PROF. MARCELO TEIXEIRA PACHECO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
FACULDADE DE AGRONOMIA
DEPARTAMENTO DE PLANTAS DE LAVOURA
Qual tipo de variedade de planta deve ser
utilizada para adicionar gene(s) via
engenharia genética?
VARIEDADES ELITE
ALTO RENDIMENTO
ALTA QUALIDADE
VARIEDADE
ANTIGA
VARIEDADE
ELITE
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
8
A
12
A
N
O
SELEÇÃO DAS PLANTAS FILHAS
DO CRUZAMENTO
(durante vários anos)
TESTE DAS MELHORES
PLANTAS SELECIONADAS
(Comparar com as melhores
variedades do mercado)
S
PRODUÇÃO E COMERCIALIZAÇÃO
DE SEMENTES



    



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
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.
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
ALGUNS BENEFÍCIOS POTENCIAIS
DO USO PLANTAS TRANSGÊNICAS
Os ítens abaixo dependem do tipo de cada característica a
ser incorporada em uma planta transgênica.
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
TAXA DE ADOÇÃO DE ALGODÃO Bt (resistente a lagartas)
NA CHINA E REDUÇÃO NA APLICAÇÃO DE PESTICIDAS
Adoção de algodão Bt
na China, 1997-2001
Aplicação de pesticidas em
algodão Bt e não-Bt na China,
1999-2001 (kg/ha).
Ano
Algodão
Bt
Algodão
Não-Bt
1999
11,8
60,7
2000
20,5
48,5
2001
32,9
87,5
Fonte: Pray et al. 2002.
The Plant Journal, v.31(4), p. 423-430
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
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
Fonte: www.isb.vt.edu/cfdocs/fieldtests1.cfm
ÁREA GLOBAL DE CULTIVOS TRANSGÊNICOS
Total
17 países com cultivos GM
Países Industriais
Países desenvolvimento
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.
Cultivos GM por país, 2004
Nº 3
Canadá*
5,4 Mi ha
Canola, milho,
soja
Nº 13
Espanha
0,1 Mi ha
Milho
Nº 17
Alemanha
<0,05 Mi ha
Milho
Nº 11
Romênia*
0,1 Mi ha
Soja
Nº 7
Índia*
0,5 Mi ha
Algodão
Nº 5
China*
3,7 Mi ha
Algodão
Nº 1
EUA*
47,6 Mi ha
Soja, milho,
algodão, canola
Nº 14
Filipinas
0,1 Mi ha
Milho
Nº 12
México
0,1 Mi ha
Algodão, soja
Nº 10
Austrália*
0.2 Mi ha
Algodão
Nº 16
Honduras
<0.05 Mi ha
Nº 4
Brasil*
5.0 Mi ha
Soja
Milho
Nº 15
Colômbia
<0.05 Mi ha
Algodão
Nº 2
Argentina*
16,2 Mi ha
Soja, milho,
algodão
Nº 9
Uruguai*
>0,3 Mi ha
Soja, milho
Nº 6
Paraguai
1,2 Mi ha
Soja
Nº 8
África do Sul*
0.5 Mi ha
Milho, soja,
algodão
* 14 países cultivando 50.000 ha ou mais de cultivos GM
Fonte: James, 2004.
ÁREA DOS PRINCIPAIS CULTIVOS TRANSGÊNICOS
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
81,0
100
Total
Fonte: James, 2004.
Milhões ha
TAXA 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)
Fonte: Ye et al., Sciene,
v.287, p.303-305, 2000
Arroz dourado
Controle
(não transgênico)
Narcísio
TRIGO RESISTENTE A SECA
Em potes, em casade-vegetação os
sintomas de seca
começam após 15
dias de falta d’água
Gene DEBR1A de
Arabidopsis thaliana
Fonte: CIMMYT, março de 2004
TRIGO DEBR
(transgênico)
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
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)
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
(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
ALGUNS PONTOS IMPORTANTES!
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-ACASO. SÃO CADA VEZ MAIS SEGUROS EM VIRTUDE
DOS INÚMEROS TESTES A QUE SÃO SUBMETIDOS.
ONDE SABER MAIS NA INTERNET
INFORMAÇÕES 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