PLANTAS TRANSGÊNICAS: DE ONDE VEM, PARA AONDE VÃO? 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

DE ONDE VEM AS VARIEDADES ELITE? 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 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 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

Adoção de algodão Bt na China, 1997-2001 Ano Algodão Bt Não-Bt 1999 TAXA DE ADOÇÃO DE ALGODÃO Bt (resistente a lagartas) NA CHINA E REDUÇÃO NA APLICAÇÃO DE PESTICIDAS Aplicação de pesticidas em algodão Bt e não-Bt na China, 1999-2001 (kg/ha). Adoção de algodão Bt na China, 1997-2001 Ano Algodão Bt 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 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.

Nº 13 Espanha 0,1 Mi ha Milho Nº 17 Alemanha <0,05 Mi ha Nº 14 Filipinas Nº 6 Paraguai 1,2 Mi ha Soja Nº 12 México Algodão, soja Nº 16 Honduras <0.05 Mi ha Nº 15 Colômbia Algodão Nº 3 Canadá* 5,4 Mi ha Canola, milho, soja Nº 1 EUA* 47,6 Mi ha Soja, milho, algodão, canola Nº 2 Argentina* 16,2 Mi ha Soja, milho, algodão Nº 9 Uruguai* >0,3 Mi ha Soja, milho Nº 4 Brasil* 5.0 Mi ha Nº 8 África do Sul* 0.5 Mi ha Milho, soja, algodão Nº 11 Romênia* Nº 5 China* 3,7 Mi ha Nº 10 Austrália* 0.2 Mi ha Nº 7 Índia* 0,5 Mi ha Cultivos GM por país, 2004 * 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 Milho Bt / tol. herbicida 3,8 4 Algodão Bt / tol. Herbicida 3,0 Algodão tolerante herbicida 1,5 2 Total 81,0 100 Fonte: James, 2004.

TAXA GLOBAL DE ADOÇÃO (%) DOS PRINCIPAIS CULTIVOS TRANSGÊNICOS Milhões ha

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 casa-de-vegetação os sintomas de seca começam após 15 dias de falta d’água Gene DEBR1A de Arabidopsis thaliana TRIGO DEBR (transgênico) CONTROLE (não transgênico) Fonte: CIMMYT, março de 2004

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-A-CASO. 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