Aplicações da engenharia genética para melhora da performance de plantas frente a estresses abióticos. Marcelo Menossi Centro de Biologia.

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1 Aplicações da engenharia genética para melhora da performance de plantas frente a estresses abióticos. Marcelo Menossi menossi@unicamp.br Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética Universidade Estadual de Campinas

2 Campinas Universidade Estadual de Campinas

3 @BIOTIC STRESS 2000 (http://www.dsa.unipr.it/as2000/) Electronic network dedicated to all the aspects of abiotic stress and its effects on crops and environment plant biologists and geneticists, meteorologists, experts in global changes, plant breeders, bioinformatics experts, agronomists, economists, physiologists, biotechnologists, experts of planning and management, social scientists and educators. Interação genética tradicional e molecular é fundamental

4 O que é a engenharia genética

5 Na + H+H+

6 Cinética da troca de Na + /H + transgênicas selvagens

7 Resistência ao estresse salino Selvagem Transgênico 0 50 100 150 200 mM NaCl

8 Tolerância a baixas temperaturas pela expressão do gene da colina oxidase Sakamoto et al. 2000. Plant J. 22:449. Alia et al. 1998, Plant J. 16:155. p35ScodA 3NT Colina Betaína Colina oxidase Estabiliza estruturas altamente ordenadas de proteínas in vitro

9 Níveis de betaína 0.9 0.76 0.7 n.d. Capacidade fotossintética codA selvagem Efeitos da expressão do gene codA em baixas temperaturas

10 milhares de genes são fixados ordenadamente em membranas de nylon * * * * * * * * * * * O RNA de células tratadas é convertido em DNA, incorporando radioatividade. Transcrição mRNA * * * * * * * * * ** * * * * * * * * * * * Hibridação Detecção O sinal detectado é proporcional ao número de moléculas de mRNA de cada gene presente na célula Arranjos de DNA

11 Solo sem Al60% saturação Al Avaliação do papel do gene x em plantas transgênicas Selvagem e Transgênico p35STroc. ac. org. 3NT Selvagem Transgênico

12 Comentários finais Esforço multidisciplinar é essencial Ensaios em plantas transgênicas de tabaco e Arabidopsis permitem avaliar o impacto de cada gene na tolerância As tecnologias genômicas permitirão identificar genes ativados durante os estresses

13 Tolerância ao Alumínio e melhora na absorção de P pela superexpressão da citrato sintase p35SCitrato sintase 3NT Fuente et al. 1997. Science 276:1566. López-Bucio et al. 2000. Nature Biotecnol. 18:450. CitoplasmaRizosfera citrato Al Canal Iônico P Superprodução de citrato sintase

14 Atividade de CS nas plantas Níveis de citrato Efeitos da superexpressão da CS

15 Inibição do crescimento radicular na presença de Al Coloração com hematoxilina: O Al não penetra na raiz controle CSb-18

16 Plantas de mamão crescidas em meio com Al

17 Absorção de P Crescimento em solo com baixo conteúdo de P Frutos de plantas crescidas em 22 ppm de P

18 Tolerância à baixas temperaturas pela expressão do gene da colina oxidase Sakamoto et al. 2000. Plant J. 22:449 p35ScodA 3NT Colina Betaína Colina oxidase Estabiliza estruturas altamente ordenadas de proteínas in vitro

19 Efeitos protetor do gene codA em sementes expostas a altas temperaturas sementes mantidas 60 minutos a 22 o C, 40 o C, 50 o C e 55 o C transferidas a 22 o C durante 3 dias

20 Efeito protetor do gene codA em sementes expostas a altas temperaturas 22 o C 40 o C 50 o C 55 o C 22 o C 40 o C 50 o C 55 o C Selvagem Transgênico

21 Efeito protetor do gene codA em sementes durante a germinação em altas temperaturas 22 o C 30 o C 32.5 o C 35 o C % de germinação

22 Proteína reguladora expressão gênica Glutationa S- Transferase Guaiacol peroxidase Glutationa redutase Peroxidase Genes reguladores podem controlar um conjunto de genes Ascorbato Peroxidase Dehidroascorbato Peroxidase Monodehidro ascorbato redutase Superóxido dismutase