Plantas Geneticamente Modificadas: Tecnologias de Obtenção & Aplicações. Luís Fernando Revers Pesquisador - Biologia Molecular Vegetal

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Plantas Geneticamente Modificadas:

Tecnologias de Obtenção & Aplicações

Luís Fernando Revers

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Estrutura do DNA - meio século de uma revolução

1953 - 2003

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Gene para cor da semente Gene da tolerância ao alumínio Genes para altura da planta Gene para proteína da semente Gene para resistência a doenças

Segmentos de DNA = Genes

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FLUXO DA INFORMAÇÃO GENÉTICA

DNA: Genes Proteínas: “Aparência” (fenótipo) RNA Cromossomos (herdados dos genitores)

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Células

Órgãos

Organismo

Fenótipo (Aparência) Tecidos

“Os genes são segmentos do mesmo tipo de molécula, o DNA.

Esta característica permite que os genes de um organismo sejam potencialmente funcionais

em outro.”

Como o DNA controla

as características de

um organismo?

um organismo? ATG TTC GTCCCA

TAC AAG CAGGGT DNA

“Código Genético é universal!” Mudanças no _Fenótipo

Mudanças no Genótipo

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Domesticação de culturas (~10.000 anos)

Melhoramento Genético Tradicional

Organização Social

Seleção artificial

•Plantas mais robustas

•Frutos e sementes maiores

•Perda de disseminação natural das sementes •Florescimento uniforme

•Amadurecimento uniforme

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Como é feito o Melhoramento Genético Tradicional?

1. Cruzamento entre cultivares

2. Cruzamento de cultivares com espécies selvagens aparentadas 3. Indução de mutações Aumentar a variabilidade genética Seleção Seleção

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Cruzamento de cultivares com

espécies selvagens aparentadas Sens. Ferr. Res. Ferr.

Cruzamento do híbrido com A. sativa

Adaptado de Zanettini e Pasquali,1999.

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Indução de mutações em Trigo

•Identificação de um mutante com aristas

•Maior superfície Fotossintetizante

•Maior conteúdo de amido no grão

Adaptado de Zanettini e Pasquali,1999.

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Milho

Milho CenouraCenoura AlfaceAlface

Modificações Genéticas

introduzidas pela DOMESTICAÇÃO

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• Engenharia Genética: conjunto de

ferramentas não convencionais que possibilita a transferência de

informação genética de um organismo, seja ele um microrganismo, um vegetal ou um animal, para outro.

• A inserção de um gene bem

caracterizado em células vegetais e a subsequente regeneração de plantas férteis com o gene integrado em seus genomas permite a obtenção das

denominadas “plantas transgênicas”.

Biotecnologia Moderna

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Isolamento de Genes Endonucleases de restrição Adaptado de Zanettini e Pasquali,1999. manipulação dos segmentos de DNA de interesse (genes)

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Como são produzidas as plantas transgênicas? Como são produzidas as plantas transgênicas?

•Sistema Agrobacterium

•Transferência direta de genes para protoplastos

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Sistema

Agrobacterium

Planta Ferimento Plasmídio Ti Cromossomo bacteriano Infecção Tumor da galha T-DNA Inserido T-DNA Inserido Agrobacterium •Explora a capacidade natural das Agrobactérias de associar-se às plantas causando-lhes tumores

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Transferência de Genes Mediada por Agrobactérias Transferência de Genes Mediada por Agrobactérias

Corte

Inserção do gene de interesse

Infecção

Inseção do gene de interesse

Regeneração da planta transgênica

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Bombardeamento com microprojéteis

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Uva Geneticamente Modificada Resistente à Doenças Fúngicas Uva Geneticamente Modificada Resistente à Doenças Fúngicas

(Yamamoto, T. et al., 2000 ) (Yamamoto, T. et al., 2000 ) •Inserção do gene RCC2 de arroz quitinase Resistência à doenças fúngicas

Planta parental não transformada

Planta transformada resistente à oídio (Uncinula necator)

•Benefício: redução da utilização de fungicidas

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Melhoramento genético clássico X Engenharia genética

Engenharia Genética (Biotecnologia Moderna) Identidade Varietal

Doador

Cultivar Comercial _{Cultivar (apenas com o} gene desejado inserido) Transferência

Gene Isolado

Gene Desejado Regeneração

Gene Desejado

Melhoramento Clássico de Plantas Novos Genótipos

Doador

Cultivar Comercial Nova Cultivar

Blocos Gênicos transferidos X _Várias Gerações Gene Desejado Gene Desejado

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Milho

Milho CenouraCenoura AlfaceAlface

Modificações Genéticas

introduzidas pela DOMESTICAÇÃO

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ARCABOUÇO LEGAL

•Lei de BiossegurançaLei de Biossegurança – Lei nº. 8.974/95

•Decreto n° 1.752/95; n° 1.752/95;

•20 normas específicas da CTNBIO (1996 a 2002) _{20 normas específicas da CTNBIO (1996 a 2002)}

•MP no. 2.191-9/2001MP no. 2.191-9/2001- altera a Lei nº 8.974/95

•Lei AmbientalLei Ambiental - Lei nº. 6.938/81

•Lei nº. 10.165/2000 (taxas e anexo que classifica ativ.)

•Resolução do CONAMA nº 305/2002

•Lei de AgrotóxicosLei de Agrotóxicos – Lei nº. 7.802/1989

•Decreto nº. 4.074/2002

•3 normas específicas que regulam a concessão do Registro Especial Temporário - RET/OGM

(IN Conjunta MAPA/ANVISA/IBAMA nº 02/2002; IN nº 24/2002 do IBAMA e RDC nº 57/2002 – ANVISA)

•Decreto de RotulagemDecreto de Rotulagem Nº 4.680/abril de 2003

•Lei nº 10.688Lei nº 10.688, de 13 de junho de 2003

-regula a comercialização da safra 2002/2003 de soja

•Lei nº 10.814Lei nº 10.814, de 15 de dezembro de 2003

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Lei de Biossegurança nº 8.974 de

05/01/95

Membros:

•Poder Executivo (ministérios) •Comunidade Científica

•Órgãos de Defesa do

Consumidor

•Orgãos de Defesa da Saúde do

Trabalhador

CTNBio

Regulamentação: •Pesquisas em Laboratórios •Liberação Ambiental Planejada •Comercialização ou não de produtos transgênicos

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Da Pesquisa à Comercialização de Plantas GM no Brasil

1º Passo

– Obtenção de CQB

(IN nº 01/96 – CTNBio)

• Requisitos mínimos:

– Ter CIBio – Comissão Interna de Biossegurança

– Constituição pessoa jurídica

– _{Idoneidade financeira}

– Finalidade a que se propõe

– Atividade desenvolvida

– Classificação do(s) organismo(s) – I ou II

– Relação dos organismos que serão manipulados

– Descrição pormenorizada das instalações

– Qualificação do pessoal envolvido

A Embrapa possui 18 Centros de Pesquisa desenvolvendo trabalhos com OGM, os quais possuem o devido CQB emitido pela CTNBio.

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Da Pesquisa à Comercialização de Plantas GM no Brasil

2º Passo

– Autorização para desenvolvimento de

pesquisas com OGM

(Art. 7º, inciso IV da Lei nº 8.974/95)

• _{Esta Autorização é concedida pelos órgãos fiscalizadores}

competentes.

• Todos as Unidades da Embrapa que desenvolvem

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Da Pesquisa à Comercialização de Plantas GM no Brasil

3º Passo

– Registro Ambiental para atividades em

área confinada

(Art. 3º da Resolução nº 305/2002 - CONAMA)

4º Passo

– Liberação Planejada do OGM no meio

ambiente

(Instruções Normativas nº 3 e 10 da CTNBio)

5º Passo

– Autorização Temporária de Experimento de Campo - – Autorização Temporária de Experimento de Campo - ATEC

ATEC

(art. 7º, X da Lei nº 8.974/95, alterado pela MP nº 2.191-9/2001) (art. 7º, X da Lei nº 8.974/95, alterado pela MP nº 2.191-9/2001)

A Embrapa conseguiu ATEC do MAPA para seus experimentos com soja GM, mamão GM e feijão GM e batata GM.

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Da Pesquisa à Comercialização de Plantas GM no Brasil

6º Passo

– Somente para OGM Biopesticida

Registro Especial Temporário - RET

(Lei nº 7.802/89 – IN Conjunta nº 02/2002 –

MAPA/ANVISA/IBAMA)

7º Passo

– Licença de Operação para Área de

Pesquisa - LOAP

(art. 4º da Resolução nº 305/2002 – CONAMA)

8º Passo

– Licença para liberação pré-comercial

(art. 5º, I da Resolução nº 305/2002 – CONAMA)

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Da Pesquisa à Comercialização de Plantas GM no Brasil

9º Passo

– Licença para liberação comercial

(art. 5º, II da Resolução nº 305/2002 – CONAMA)

10º Passo

– Aprovação para comercialização

pela CTNBio

• Não existe um norma específica para esta

aprovação, sendo a mesma analisada caso a

caso. Até o momento, a CTNBio só liberou

comercialmente a soja RR (Instrução

Normativa nº 18/98), liberação esta que foi

questionada judicialmente E AINDA NÃO

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Resultado: Arcabouço Legal extremamente complexo Decreto no. 1.752/95 MP no. 2.191/01 Legislações Estaduais Decreto Rotulagem no.4.074/03 Lei de Biossegurança no.8.974/95 Lei de Agro-Tóxicos no.7.802 /89 Lei Ambiental no. 6.938 /81 PL 2401/03 PL 2401/03 Tentativa de Tentativa de harmonização do harmonização do atual caos atual caos regulatório regulatório Resolução 305 CONAMA 2002 RET IN 2002 Lei no. 10.165/00 IN IBAMA/03 Lei nº 10.688/ 2003 Lei 10.8.14/03

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Avaliação e Regulamentação das Plantas Transgênicas

Análises “caso-a-caso”:

•Risco Ambiental

•Risco à Saúde Animal

•Risco à Saúde Humana

•Equivalênica Substancial

Segurança Alimentar

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Princípio da Equivalência Substancial (ES) - FAO; OMS

Planta parental (segura para consumo) X

Planta Geneticamente modificada

Comparação analítica: ensaios toxicológicos e bromatológicos (saúde animal, saúde humana e risco ambiental)

NES Restrições Nutricionais ES Sem restrições Nutricionais

Comercialização/Rotulagem Não Comercialização

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Potencial da Biotecnologia e a Realidade

ÁREA CULTIVÁVEL DISPONÍVEL POR HABITANTE NO MUNDO

ANO ÁREA AGRÍCOLA

PER CAPITA (ha)

1961 0,44

1997 0,26

2050 0,15

8,9 bilhões de habitantes

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BIODIVERSIDADE

MELHOR MANEIRA ATUAL DE PROTEGER E CONSERVAR A BIODIVERSIDADE :

USO DE TECNOLOGIAS QUE AUMENTEM A PRODUTIVIDADE POR UNIDADE DE ÁREA EM USO

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Papel Sócio-Econômico da Biotecnologia



Contribuir para aumentar a produtividade dos

produtos da agropecuária;



Contribuir para melhorar a qualidade dos produtos -

Alimentação saudável;



Contribuir para reduzir custos de produção;



Contribuir para implantar sistemas produtivos

ambientalmente sustentáveis;



Contribuir para diminuir o esforço do produtor;



Contribuir para melhorar a eficiência da pesquisa;



Contribuir para diminuir a necessidade de

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Tipo de Produto

Alguns exemplos de produtos obtidos através da Alguns exemplos de produtos obtidos através da

engenharia genética utilizados no cotidiano engenharia genética utilizados no cotidiano

• Insulina Humana Diabetes

• Vacina anti-hepatite B Prevenção Hepatite B

• Alteplase Prevenção de Infarto

• Interferon -2b Tratam. Leucemia

• Fator anti-hemolítico Hemofilia A

• Hormônio de crescimento humano Def. Crescimento

• Interferon  Tratam. Esclerose

Múltipla

Indicação de Uso

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Tipo de Produto

engenharia genética utilizados no cotidiano engenharia genética utilizados no cotidiano

• Detergentes e sabão em pó Proteases, Lipases

• Produção de Papel Celulase, Lipases

• Produção de Sucos e Vinhos Pectinases

• Produção de Queijos Chimosine (Chymogen® - 60%)

• Produção de Álcool Amilases e

Amiloglicosidases

Tipos de Enzimas

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engenharia genética engenharia genética

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Características Agronômicas Qualidade e Processamento Alimentos Funcionais Químicos Específicos

Resistência a herbicidas e insetos “input agronomic traits”

Óleos especiais, proteínas, vitaminas, minerais, etc. “output quality traits””

Alimentos contendo vacinas, vitaminas, minerais, etc.. Produção de fármacos.

Biofábricas. Plantas e animais produzindo matérias primas de uso industrial..

Tendências dos Produtos Biotecnológicos

1995 2000 2005 2010 2015 2020 http://www.isb.vt.edu/cfdocs/fieldtests1.cfm

http://www.isb.vt.edu/cfdocs/fieldtests1.cfm

http://

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A Embrapa e o desenvolvimento de OGMs:

• Feijão

(resistência a vírus e insetos, e tolerância a herbicidas)

• Soja

(resistência a insetos, e tolerância a herbicidas)

• Batata

(resistência a vírus)

• Banana

(resistência a fungos)

• Cacau

(resistência a fungo)

• Café

(resistência a insetos)

• Arroz

(redução da altura)

• Milho

(melhoria da qualidade protéica)

• Mamão

(resistência a vírus e fungos)

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“Os seres humanos podem ansiar pela certeza

absoluta, podem aspirar alcançá-la e podem até fingir obtê-la, como fazem os

partidários do

fanatismo religioso, ético e ou político.” Carl Sagan -Mais ou menos...falta desenvolver uma metodologia de uso - Como vão as pesquisas com o fogo?

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