1 Colza: uma cultura pouco conhecida, mas de grande importância econômica Este material foi produzido pela entidade alemã FBCI – Food Biotech Communication Initiative (em português, Iniciativa de Comunicação em Biotecnologia de Alimentos). Apresentação O QUE É? A Brassica napus, ou colza, é uma cultura importante para a produção de óleos vegetais. Trata-se do terceiro óleo vegetal mais importante do mundo, ficando atrás apenas da soja e do dendê. Noventa por cento de sua produção mundial provêm da China, do Canadá, da Índia e dos Estados Unidos. Este óleo vegetal é usado como óleo de salada e de cozinha, e ainda como matéria-prima para a produção de margarina e maionese. Produtos não alimentícios, como sabão e detergente, também podem ser produzidos a partir de óleo de colza. Já se cultivam em grande escala variedades geneticamente modificadas de colza no Canadá. POR QUE? A colza esteve na linha de frente da avançada tecnologia de plantas melhoradas ao longo dos últimos trinta anos. Com as técnicas tradicionais, os produtores transformaram a composição da cultura, desenvolvendo variedades de óleos com composição aprimorada e reduzido teor de toxinas. Receberam o nome de canola as variedades de colza com menos de 2% de ácido erúcico no óleo, extraído da semente, e menos de 30 micromoles de glucosinolatos por grama de farelo desprovida de óleo. A colza foi também a primeira cultura em que se incorporaram como ferramentas padrão de melhoramento genético, técnicas avançadas de cultura de tecido (especialmente a cultura haplóide). Assim que a engenharia genética nas plantas se tornou viável, os cientistas prontamente desenvolveram plantas de colza geneticamente modificada com características interessantes como tolerância a herbicidas, sistemas híbridos e composição específica de ácidos graxos na semente. PROBLEMAS E PREOCUPAÇÕES A colza possui diversos parentes próximos em suas principais áreas de cultivo. Por conseguinte, o cruzamento e a transferência de atributos transgênicos para essas populações silvestres foi alvo de muita atenção. Desde 1988, as pesquisas públicas e privadas sobre os riscos das plantas geneticamente modificadas vêm-se concentrando especificamente nessa cultura. O comportamento ambiental da colza e dos cruzamentos com parentes silvestres agora tornou-se muito mais clara, o que é importante na avaliação do risco de suas variedades transgênicas. Estudam-se meticulosamente questões como a transferência de genes introduzidos para parentes silvestres e a emergência de tigueras geneticamente modificados para que se possam oferecer soluções apropriadas. Por meio do melhoramento genético tradicional, certas características como resistência a herbicidas, resistência a doenças e variações na composição dos óleos já haviam sido introduzidas na cultura de colza. O plantio dessas culturas proporcionou aos produtores boa dose se experiência em lidar com o cruzamento e o controle das tigueras. 2 CONCLUSÕES A colza é uma das plantas mais promissoras para modificação genética. Constitui-se espécie de grande importância para a agricultura, tanto no mundo industrializado quanto nos países em desenvolvimento. As muitas questões inicialmente suscitadas quanto à segurança ambiental levaram a uma intensa pesquisa, cujos resultados não revelaram efeitos inesperados. Demonstrou-se que variedades de colza geneticamente modificadas apresentam comportamento igual ao de seus correspondentes tradicionais, salvo quanto à modificação genética. 3 Artigo INTRODUÇÃO A Brassica napus, ou colza, inclui-se no gênero Brassica, que abrange cerca de 100 espécies bastante diferentes entre si. Muitas dessas espécies de Brassica são culturas agrícolas que se destinam à produção de alimento e ração animal e, à primeira vista, não sugerem a existência de parentesco algum entre si, como o repolho, a couve flor, os brócolos, a couve de Bruxelas, a mostarda e a colza. Valendo-se de métodos tradicionais de melhoramento genético, os agricultores gradualmente alteraram as plantas silvestres do gênero Brassica, criando plantas que encerram pouca ou nenhuma semelhança com seus progenitores. As culturas mais importantes para a produção de óleo dentro do gênero Brassica são a B. napus e a Brassica rapa. Em certas áreas também se plantam a Brassica juncea e a Brassica carinata. Há muita confusão com relação às denominações inglesas das diferentes espécies do gênero Brassica. Às vezes, chama-se de colza apenas a B. napus, e a B. rapa leva o nome de nabo colza, a B. juncea de mostarda indiana e a B. carinata de mostarda etíope (Biologia da colza, Departamento de Agricultura dos Estados Unidos, USDA). Em outros casos, contudo, todas essas culturas recebem a denominação de colza (Organização para o Desenvolvimento e a Cooperação Econômica, OECD, 1993). No presente documento, adotaremos o termo colza para identificar a cultura B. napus. O CULTIVO DA COLZA PARA A PRODUÇÃO DE ÓLEO É DE DESENVOLVIMENTO RELATIVAMENTE RECENTE Na Europa e no Canadá, a produção de colza aumentou substancialmente após a Segunda Guerra Mundial, em decorrência da melhoria na qualidade dos óleos e das farinhas. A colza apresentava duas fortes desvantagens como cultura oleaginosa comestível. A primeira residia em conter naturalmente quantidades muito elevadas de ácido erúcido, ácido graxo de cadeia bastante longa, com propriedades antinutritivas. A segunda era conter glucosinolatos, um grupo de substâncias naturais que são tóxicas para seres humanos e outros animais superiores. A torta de suas sementes mostrava-se portanto menos adequada para se usar como ração. Em conseqüência disso, passou-se a empregar a colza principalmente para fins industriais, como óleo de lamparina e lubrificante de motores. A fim de transformar a colza em fonte conveniente de óleo vegetal, os produtores a princípio reduziram grandemente o teor de ácido erúcico, conquista admirável, uma vez que trinta anos antes se tratava do principal componente do óleo. Posteriormente, desenvolveram variedades com concentrações muito baixas de glucosinolatos. Em 1974, o cientista canadense Dr. Baldur Stefansson produziu a primeira variedade de colza com níveis reduzidos de ácido erúcido e de glucosinolatos. Em virtude do salto nutricional alcançado, fez-se necessário dar à colza um novo nome, de modo a distingui-la da colza comum. Batizaram essa nova variedade de colza com “duplos baixos teores” ou “duplo zero” de canola, mistura de "Canadá" com "colza" (seu nome em francês). As variedades de canola constituem-se marcas comerciais, que se definem por conter menos de 2% de ácido erúcico no óleo e menos de 30 micromoles de glucosinolatos por grama de farinha sem óleo. Não há, portanto, canola que não seja colza, mas há colza que não é canola. Quase todas as plantas oleaginosas, na verdade, dão origem a dois produtos: o óleo e o farelo (proveniente da prensagem das sementes, usado como ração). Com o desenvolvimento das variedades de colza desprovidas de ácido erúcido e de glucosinolato, passaram-se a empregar o óleo e o bagaço em produtos alimentícios, tanto humanos quanto animais, sem restrição. A planta recém-criada transformou-se em fonte de óleo vegetal e ração animal de maior importância nas zonas de clima temperado. Hoje, a colza e a canola representam a terceira mais importante fonte de óleos vegetais do mundo, posicionando-se logo após a soja e o dendê. Os principais países produtores de colza são a China, o Canadá, a Índia e os Estados Unidos. A produção mundial de colza gira em torno de 35 milhões de toneladas por ano, e a lavoura gera volume superior a 10 milhões de toneladas de óleo por ano. 4 O USO DA COLZA PARA FINS ALIMENTÍCIOS O óleo de canola é um dos mais saudáveis para consumo humano. Apresenta teor baixo de ácidos graxos saturados (7%), alto de ácidos graxos monoinsaturados (61%) e ainda contém nível moderado de ácidos graxos poliinsaturados, entre os quais ácido linolêico (21%) e alfa-linolênico (11%). Usa-se este óleo em saladas, como óleo de cozinha e como matéria-prima para a produção de margarina e maionese. O USO DE COLZA PARA OUTRAS FINALIDADES O uso da colza para fins alimentícios, tanto humano quanto animal, exige o desenvolvimento de variedades que apresentem o mais baixo possível teor de ácido erúcico. Entretanto, o ácido erúcico constitui-se importante matéria-prima na produção de grande variedade de produtos industriais, como lubrificantes de motor, agentes deslizantes, plastificantes, cosméticos, produtos farmacêuticos e tensoativos. Por meio das técnicas de aprimoramento tradicionais, desenvolveram-se variedades de colza não comestíveis com alto teor de ácido erúcico, que produzem óleos com teor em torno de 50% e são cultivadas como lavoura oleaginosa de especialidade para fins industriais. O óleo de colza também é usado na produção de sabões e detergentes. A TECNOLOGIA DOS GENES E A COLZA A colza representou um dos primeiros alvos da tecnologia aplicada de genes. No início da década de 1980, já se haviam desenvolvido para ela técnicas in vitro, como a regeneração e a transformação. A relativa facilidade com que se elaboraram essas técnicas para a colza motivou os produtores a experimentarem uma série de novas tecnologias nessa cultura. A tabela 1 apresenta a relação das primeiras variedades de colza/canola geneticamente modificadas que foram desenvolvidas. Tabela 1: Primeiras variedades de canola geneticamente modificadas a serem desenvolvidas Cultura Traço introduzido Empresa Primeira aprovação Canola Tolerância ao glufosinato de amônio Agrevo Canola Tolerância ao glifosato Monsanto Canola Mecanismo de controle a polinização Plant Genetic Systems Canola Rica em ácido láurico Calgene Canadá, 1995 EUA, 1995 Canadá, 1995 EUA, 1995 Canadá, 1995 EUA, 1996 Canadá, 1996 EUA, 1995 • Resistência a herbicidas Desenvolveram-se diferentes tipos de variedades de canola tolerantes a herbicida. A tolerância ao glufosinato de amônio e ao glifosato foi obtida por meio de manipulação genética. O glifosato e o glufosinato de amônio são herbicidas conhecidos por sua eficácia, degradabilidade e atoxidade para animais e seres humanos. Caracterizados por ação de amplo espectro e não-seletividade, são capazes de matar quase todas as plantas agrícolas e todas as ervas daninhas, interrompendo a produção de certos aminoácidos nas plantas. Mais informações sobre esses e outros herbicidas encontram-se disponíveis no terceiro documento FBCI (Plantas resistentes a herbicidas: Controle de ervas daninhas sem agressão ao meio ambiente). 5 As ervas daninhas sempre causaram problemas no cultivo da colza. Entre as mais problemáticas, temos algumas pertencentes à família Brassica, e é muito difícil encontrar herbicidas que discriminam a lavoura das ervas daninhas. O valor das plantas da família Brassica cultivadas como hortaliças (repolho e couve-flor, por exemplo) justifica a extirpação manual das ervas daninhas, mas quando se trata de lavoura oleaginosa de larga escala, como a colza e a canola, tal procedimento se torna inviável. Surpreendentemente, algumas variedades de canola mostram-se resistentes a herbicidas seletivos, como a imidazolinona e a atrazina. Essas variedades, contudo, não se desenvolvem por meio da engenharia genética, e sim pelos métodos tradicionais de aprimoramento ou pelo emprego de técnicas in vitro. • Vigor híbrido Na maioria dos casos, a colza é autopolinizadora, ou seja, a maioria das flores se fertiliza com o pólen da própria planta. Mesmo assim, a polinização cruzada ocorre com uma freqüência que gira em torno de 30 %. Sabe-se que a polinização cruzada entre variedades sem parentesco produz plantas que se beneficiam do “vigor híbrido”. O termo descreve o fato de a prole apresentar-se mais vigorosa do que seus progenitores. Além disso, na colza, variedades híbridas caracterizam-se por produtividade superior à de qualquer um dos pais e por maior uniformidade no campo, facilitando assim a colheita e a comercialização. Ao longo dos últimos quarenta anos, os produtores valeram-se de diferentes sistemas para produzir híbridos em certas plantas. Todos eles impediam que o pólen fertilizasse as flores da própria planta. Para isso, recorriam ao emprego de produtos químicos, de genes de esterilidade de ocorrência natural ou praticavam a remoção manual das anteras que transportam o pólen. Trata-se de métodos clássicos, usados no passado em algumas espécies (milho, girassol e beterraba, por exemplo) para gerar variedades híbridas. Por meio da engenharia genética, desenvolveu-se um método capaz de produzir com eficiência híbridos em plantas nas quais a produção de híbridos pelos métodos clássicos se revela muito difícil – justamente o caso das variedades de colza. “Força-se” a produção de variedades híbridas tornando um dos pais um “macho estéril”, garantindo, deste modo, que as flores se fertilizem pelo pólen de outra planta. Introduz-se um gene num dos pais para evitar a produção de pólen. Esse pai se transforma num “macho estéril”. O outro progenitor carrega um gene que restaura a fertilidade. Quando pai e mãe cruzam, obtém-se um híbrido 100% verdadeiro. Uma vez restaurada a fertilidade dessas plantas (devido ao gene de -restauração da fertilidade do segundo dos pais), as plantas híbridas se tornam totalmente férteis e produzem sementes. O agricultor compra essa semente híbrida que lhe proporciona alta produtividade e gera plantas uniformes, de modo a facilitar a colheita e a venda do produto. É importante lembrar, porém, que o vigor de um híbrido reside apenas na semente F1 (de primeira geração). A semente produzida por lavoura híbrida (semente F2) reverte aos modelos dos progenitores, e a vantagem do vigor híbrido se perde. • Composição de óleos da semente Até o momento examinamos as características agronômicas que favorecem o agricultor no cultivo das safras. A tecnologia dos genes voltou agora a atenção para os aspectos de qualidade alimentar que interferem na composição do produto final. Uma importante variedade da canola geneticamente modificada é a canola de laurato, aprovada nos Estados Unidos em 1995 e, em 1996, no Canadá. O óleo dela extraído, o Laurical®, contém cerca de 39% de ácido láurico, ao passo que o óleo extraído da canola vendida no mercado não contém esse ácido graxo. O ácido láurico possui algumas propriedades exclusivas, que o tornam desejável para muitas aplicações alimentícias e não alimentícias. O ácido láurico encontra-se em grandes quantidades no óleo de coco e no óleo da amêndoa do dendê. Mais informações sobre lavouras geneticamente modificadas para alterar sua composição de óleos encontram-se disponíveis no quinto documento FBCI (Modificação genética e composição de óleos vegetais). Vale a pena notar também que foram desenvolvidas outras variedades de colza com características de qualidade alteradas, como a colza rica em ácido erúcico (comentada antes) e a canola, rica em ácido olêico e pobre em 6 ácido linolêico. No entanto, essas variedades não foram feitas por meio da engenharia genética e sim de métodos tradicionais de melhoramento. POSSIBILIDADE DE OCORRER FLUXO DE GENES PARA PARENTES SILVESTRES E POSSIBILIDADE DE A PLANTA TRANSFORMAR-SE EM ERVA DANINHA Temos no fluxo de genes de lavouras manipuladas geneticamente para parentes silvestres um dos assuntos mais discutidos dentro da engenharia genética. Com toda a propriedade no caso da espécie Brassica, visto que suas lavouras cultivadas possuem muitos parentes silvestres no mundo todo, possibilitando cruzamentos entre espécies de parentesco próximo. Embora se possa considerar a colza como autopolinizadora, a polinização cruzada chega a ocorrer na proporção de 30%, predominantemente por intermédio das abelhas. Cruzamentos entre espécies de colza e parentes daninhos silvestres ocorrem com diferentes graus de intensidade. As plantas resultantes desses cruzamentos podem adquirir atributos introduzidos geneticamente, como a tolerância a um certo herbicida. Em ecossistemas naturais, não tratados, onde em geral não se aplicam herbicidas, essa aquisição não conferiria a tais plantas vantagem competitiva. Além disso, pode-se facilmente contornar o problema empregando-se outro herbicida. Também se faz necessário investigar na avaliação de riscos se houve aumento do potencial de uma planta geneticamente modificada tornar-se erva daninha. Pesquisas realizadas com lavouras de colza resistentes a herbicidas demonstraram que seu potencial para transformar-se em erva daninha não difere do de seus pais, frutos do melhoramento tradicional. Por conseguinte, o potencial de a colza tolerante a herbicida vir a invadir ecossistemas naturais, não tratados, equivale ao da colza convencionalmente melhorada. Deve-se também abordar a questão de se a lavoura geneticamente modificada propiciar tigueras, difíceis de controlar na safra seguinte. No caso da colza tolerante a herbicida, podem surgir tigueras resistentes àquele herbicida, mas controláveis por meio de certas práticas, inclusive o emprego de outros herbicidas. Concluindo, devem-se empregar com sensatez as variedades de colza geneticamente modificadas, segundo esquemas apropriados de rotação de lavouras, a fim de evitar o aparecimento de tigueras e parentes daninhos resistentes a vários herbicidas. A experiência da produção comercial no Canadá até o momento demonstra que o cruzamento com exemplares silvestres, o cruzamento, mostra-se eficazmente controlável pela rotação dos cultivos e dos herbicidas. De fato, não se observaram problemas ambientais nem problemas no controle da canola em três anos de liberação comercial irrestrita. Na Europa, diferentes instituições, entre as quais o INRA (Instituto Nacional de Pesquisa Agronômica), da França, realizaram estudos complementares sobre estas questões. 7 ANEXOS TÉCNICOS O gênero Brassica O gênero Brassica constitui-se de diferentes espécies, muitas delas plantas destinadas à produção de alimento humano e ração animal. As espécies Brassica mais cultivadas no Canadá, no norte da Europa e na China são a B. napus e a B. rapa. Na Índia e em algumas partes da China, predomina a B. juncea; na Etiópia, emprega-se em larga escala B. carinata. Provavelmente a B. napus se originou da hibridização interespecífica natural entre duas espécies diplóides: a B. oleracea e a B. rapa. Como conseqüência, a quantidade de cromossomas existente na B. napus corresponde à soma da quantidade de cromossomas da B. oleracea e da B. rapa, tornando a B. napus uma espécie tetraplóide. Grande número de culturas agrícolas importantes são poliplóides: o trigo descende da combinação de três gramíneas silvestres, o algodão de fibra curta descende de duas espécies semelhantes de algodão silvestre, e o tabaco também contém material genético de duas outras espécies. VARIEDADES DO INVERNO E DA PRIMAVERA Vários cultivos existem em duas formas: as variedades de inverno e as de primavera. Distingue as duas o fato de as variedades de primavera completarem um ciclo inteiro de crescimento em uma estação de verão, enquanto as variedades de inverno exigem uma estação fria para poder florescer e produzir sementes. Os agricultores tiraram muito proveito dessa diversidade, desenvolvendo variedades perfeitamente adaptadas a diferentes climas e estações. Como no clima rigoroso do Canadá e do Norte da Europa, as plantas jovens de colza não conseguem sobreviver ao frio do inverno, os agricultores dessas regiões só plantam variedades de primavera, com ciclo de vida curto, para poder usufruir ao máximo da breve estação de verão. Seu ciclo de crescimento limita-se, portanto, a 4 ou 5 meses. No inverno relativamente brando da Europa Ocidental, as plantas de colza resistem ao frio do inverno sem grandes danos. Pode-se semear em setembro e colher em julho do ano seguinte. O ciclo de crescimento total estende-se por dez meses, e o crescimento visível costuma levar de seis a sete meses. 8 Perguntas e respostas 1. POR QUE HAVERÍAMOS DE PRECISAR DA COLZA GENETICAMENTE MODIFICADA? Sabemos que muitas aplicações da tecnologia dos genes possuem potencial para aprimorar as características agronômicas e a qualidade (alimentar) das variedades modernas de colza cultivadas nos dias de hoje. Essa tecnologia também pode contribuir para diminuir o impacto ambiental do cultivo da colza pela redução do emprego de pesticidas na lavoura. Modificação genética é parte do processo contínuo de melhoramento genético, junto com o melhoramento convencional, pesquisa agronômica, etc. Na agricultura, cada avanço isolado constitui-se apenas de parte de um conjunto de muitos passos incrementais. Reunidos, promovem aperfeiçoamentos sucessivos em termos de produtividade e de segurança das lavouras. 2. O QUE ACONTECE SE ESSAS PLANTAS TRANSGÊNICAS CRUZAREM COM PARENTES SELVAGENS? Depende. Na maioria dos casos, o híbrido, muito enfraquecido se comparado a seus pais, não sobrevive no ambiente altamente competitivo do campo nem na terra não cultivada que o circunda. Ainda assim, certos híbridos resistem e produzem prole própria. Esta pode então cruzar com outros exemplares de parentes silvestres e assim integrar o novo gene introduzido na lavoura à população selvagem. Tem-se testado essa hipótese ao longo de dez anos de exaustiva pesquisa. Concluiu-se acima de tudo que se devem usar as variedades de colza transgênica de maneira sensata, dentro de esquemas apropriados de rotação de culturas. 3. A COLZA GENETICAMENTE MODIFICADA IRÁ ALTERAR A DIVERSIDADE GENÉTICA DE SEUS PARENTES SILVESTRES? Talvez, mas o mesmo se dá com os métodos tradicionais de melhoramento genético. Sempre que se cultiva uma planta, grandes quantidades de seus genes se transportam para os parentes silvestres que habitam as cercanias da plantação. As variedades tradicionais de plantas costumam conter genes das populações de espécies originárias de toda a região. Toda vez que se introduz uma dessas variedades numa área diferente, ela introduz novos genes nos parentes silvestres daquela área. A diferença entre a introdução de genes na lavoura pelos métodos de cultivo tradicionais e pela engenharia genética reside no fato de que, na maioria dos casos, os genes introduzidos por esta última derivam de bactérias ou de outras espécies vegetais, e não de espécies vegetais análogas. Os adversários da tecnologia dos genes consideram essa mistura inaceitável simplesmente porque os genes derivam de outras fontes, e por isso a chamam de poluição genética. As autoridades, entretanto, julgam tais transferências aceitáveis, respeitada a condição de que os genes envolvidos não confiram vantagem seletiva aos organismos receptores no seu habitat natural. 4. A COLZA GENETICAMENTE MODIFICADA DESTRUIRÁ AS LAVOURAS DE EXPORTAÇÃO DO TERCEIRO MUNDO? A colza representa a primeira planta em que se introduziram e utilizaram em escala comercial as alterações do “produto final” – no caso, o óleo. Atualmente isto se repete com outras plantas e, nos Estados Unidos, em 1997, aprovaram-se sojas com novo perfil de óleos (Optimum®, soja rica em ácido olêico, da DuPont). Em geral, o objetivo desses projetos não reside em substituir fontes já existentes, mas criar material com composição mais adequada para um emprego específico. Desenvolveu-se a primeira colza dotada de nova composição de óleos com a finalidade de atender à demanda por um ácido graxo específico, o ácido láurico. Alguns adversários da tecnologia entenderam esse fato como 9 uma tentativa de subverter a produção do mesmo composto no coco. Na verdade, porém, o coco já havia perdido poder competitivo para outra lavoura oleaginosa tropical, o dendê. 5. A COLZA GENETICAMENTE MODIFICADA PROVOCARÁ ALERGIAS? Não. Submetem-se os novos componentes da colza geneticamente modificada a rigorosos testes para avaliar seu potencial alergênico, como se faz com qualquer outra planta que sofre alteração genética. Anos antes de os primeiros produtos da engenharia genética estarem prontos para uso comercial, percebeu-se que poderia haver um risco teórico de que alguns dos produtos se revelassem alergênicos para determinadas pessoas, dependendo da fonte do material genético. Decidiu-se, conseqüentemente, que a análise pré-mercado de segurança dos produtos incluiria um exame de alergenicidade. Comprovaram-se a utilidade e eficácia da triagem preventiva há dois anos, quando se detectou a presença de um potencial alérgeno (derivado da Castanha do Pará) numa linha experimental de soja geneticamente modificada. Imediatamente, interrompeu-se o desenvolvimento dessa linha de soja. Até agora, pesquisas semelhantes não revelaram nenhum outro alérgeno em potencial. 10 Referências LITERATURA DE REFERÊNCIA Renard, M., Louter J.H. and Duke L.H. (1993). Chapter 12: Oilseed Rape. In: Traditional crop Breeding Practices: An historical review to serve as a baseline for assessing the role of modern biotechnology. OECD, Paris: 147-157. 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