BIOTECNOLOGIA APLICADA A QUALIDADE DE SEMENTES. Fernando Augusto Henning Embrapa soja

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Rita Olivares
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1 BIOTECNOLOGIA APLICADA A QUALIDADE DE SEMENTES Fernando Augusto Henning Embrapa soja

técnicas aplicadas pela engenharia genética, em laboratórios.

2 Conceito Organismos geneticamente modificados (OGM) são, segundo definição do Ministério da Agricultura, todo e qualquer organismo que teve seu material genético (DNA) modificado por meio de técnicas aplicadas pela engenharia genética, em laboratórios. Dentre os OGM, existe um grupo chamado transgênico, que envolve organismos que contêm um ou mais genes transferidos artificialmente de outra espécie.

3 - 23% acreditam que conhecimento auxilia na agricultura - 33% OGM fazem mal - 29% OGM causam alergia - 73% tem medo de ingerir DNA

4 O que seria qualidade de sementes? Qualidade física; Qualidade fisiológica; Qualidade sanitária; Qualidade genética.

5 *Complexidade

6 Estrutura do DNA

7 Estrutura do RNA mrna 1 a 5 % do RNA total rrna 75 % do RNA total trna 10 a 15 % do total hnrna RNA heterogêneo nuclear snrna RNA pequeno nuclear rrna

8 Expressão gênica O que são genes? Como se expressam? Como funciona? * (EA)

9 Expressão gênica O que são genes? Como se expressam? Como funciona? *

10 Formação da semente

11 Seed News, 2010

12 Melhoramento Genético Ciclo Produtividade Hábito de Crescimento Tolerância a Nematóides Tolerância a Estresse Resistência a Doenças Antecipação de Semeadura Qualidade

Milho - 33 Plantas GM aprovadas para uso comercial no Brasil Algodão - 12 Soja - 9 Feijão - 1 Eucalipto - 1 T25 Liberty Link MON 810 - YieldGard Bt11 NK 603 - Roundup Ready 2 GA21 TC 1507 - Herculex

MON 89034 x TC 1507 x NK 603 TC 1507 x MON 810 x NK 603 TC 1507 x MON 810 MON 89034 x MON 88017 TC1507 x DAS-59122-7 Bt11xMIR162XMIR604XGA21 MIR604 DAS-40278-9 NK603 x T25 TC15Ø7 x MON81Ø x MIR162 x

Link MON 1445 Roundup Ready 281-24-236/3006-210- 23 Widestrike MON 15985 - Bolgard II MON 531 x MON 1445 GHB 614 GlyTol GHB 119 x T 304-40 TwinLink MON 88913 GlyTol x TwinLink GlyTol x LibertyLink

13 Milho - 33 Plantas GM aprovadas para uso comercial no Brasil Algodão - 12 Soja - 9 Feijão - 1 Eucalipto - 1 T25 Liberty Link MON YieldGard Bt11 NK Roundup Ready 2 GA21 TC Herculex MIR162 - Viptera MON 810 x NK603 YieldGard/RR2 Bt11 x GA21 MON YieldGard VT Pro TC1507 x NK603 MON x NK 603 YieldGard VT Pro Bt 11 x MIR 162 x GA21 MON YieldGard VT Rootworm/RR2 MON x TC 1507 x NK 603 TC 1507 x MON 810 x NK 603 TC 1507 x MON 810 MON x MON TC1507 x DAS Bt11xMIR162XMIR604XGA21 MIR604 DAS NK603 x T25 TC15Ø7 x MON81Ø x MIR162 x NK6Ø3 TC1507xMIR162xNK603 TC1507xMIR162 MIR162xNK603 MON810xMIR162 TC1507 x MON810 x MIR162 DAS xNK603 Bt11xMIR162xMIR604xTC1507x5307x GA SPT32138 MON Bolgard I LLCOTTON25 Liberty Link MON 1445 Roundup Ready / Widestrike MON Bolgard II MON 531 x MON 1445 GHB 614 GlyTol GHB 119 x T TwinLink MON GlyTol x TwinLink GlyTol x LibertyLink MON X MON GTS Roundup Ready BSP-CV Cultivance A Liberty Link A Liberty Link MON x MON Intacta RR2 PROTM DAS FG-72 DAS FG72xA ENLIST EMBRAPA 5.1 H421 CTNBio

coli Fort Dodge Vectormune FPMG Vectormune FPMG+AE Vectormune HVTIBD Vectormune FPLT Vectormune FPLT-AE Vectormune

14 Vacinas - 20 Plantas GM aprovadas para uso comercial no Brasil Leveduras - 6 Mosquito - 1 Recombitek Cães Vaxxitek MD/IBD Suvaxyn PCV2 Ingelvac Poulvac Aves/E. coli Fort Dodge Vectormune FPMG Vectormune FPMG+AE Vectormune HVTIBD Vectormune FPLT Vectormune FPLT-AE Vectormune HVTNDV PouvacSt INNOVAX Intervet InnovaxND ProteqFlu TE ProteqFlu Provac B058 Bovella RN1016 Prototheca Y5056 Y1979 Bioprodutos Prothotheca S. Cerevisiae - Celere2L Reduzir população de Aedes CTNBio

15 E o que vem por ai? Além dos STACKS... Soja com mais ácido oleico Soja com alto conteúdo de isoflavonóides Soja com ácido linolênico conjugado Soja com teor elevado de ômega 3

18 Adoção de transgênicos no mundo Fonte:

19 Credit: Image courtesy of Ghent University

20 PCR

23 Eletroforese

26 Resumo: Extração de DNA PCR Eletroforese

27 Novas tendências

28 Marcadores moleculares O que são marcadores? Para que servem? Fingerprintings Pureza varietal Tolerância a estresses Identificação patógenos Resistencia doenças Mapeamento Expressão diferencial

29 Tipos de Marcadores

31 Pureza varietal Uso MM no Campo:

32 Uso MM no Campo: RR Conv

33 Pureza varietal Uso MM no Campo:

34 Uso MM no Laboratório:

35 d) Hilo preto x condições ambiente: PF MS

Dados safra 2015/16 Estado 0-3 4-5 6-9 > 10 Total RS 24,00 2,00 2,00 2,00 30,00 SC 36,59 4,44 2,22 4,44 47,70 PR 25,69 6,25 2,78 0,69 35,42 SP 27,50 2,50 5,00 0,00 35,00 MS 35,00 2,50 2,50 2,50 42,50

36 Dados safra 2015/16 Estado > 10 Total RS 24,00 2,00 2,00 2,00 30,00 SC 36,59 4,44 2,22 4,44 47,70 PR 25,69 6,25 2,78 0,69 35,42 SP 27,50 2,50 5,00 0,00 35,00 MS 35,00 2,50 2,50 2,50 42,50 MT 17,00 0,00 0,00 1,00 18,00 GO 21,11 4,44 4,44 10,00 40,00 MG 36,21 3,45 3,45 12,07 55,17 BA 57,14 4,76 7,14 11,90 80,95 TO 43,48 0,00 8,70 4,35 56,52 PI 33,33 33,33 33,33 0,00 100,00 MA 50,00 50,00 0,00 0,00 100,00 AL 0,00 0,00 0, ,00

37 Uso MM no Laboratório: Cultivares: diferenciadas 2 indistinguíveis *RNC

38 Uso MM no Laboratório: Complexidade x ambiente! Questão de conteúdo de óleo e proteína X produtividade

42 Algodão: MM x imunotestes! É obrigatória a analise qualitativa para a detecção da presença de Organismos Geneticamente Modificados -OGM nos lotes de sementes de cultivares convencionais. Constatada a presença, será obrigatória a determinação quantitativa, tolerando-se o índice máximo de 1% (um por cento). Soja: limite de 1% (alimentação)

44 Uso M.M. x Qualidade Sanitária

45 Uso M.M. x Qualidade Sanitária Aplicação: Fungos, bactérias e vírus! (RAS) Detecção de Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) em sementes soja:

Utilização: 1) Detecção de patógenos em lotes de sementes; 2) Desenvolvimento de variedades resistentes; 3) Estudos de variabilidade genética dos patógenos 4) Estudos quarentena (vírus,

46 Utilização: 1) Detecção de patógenos em lotes de sementes; 2) Desenvolvimento de variedades resistentes; 3) Estudos de variabilidade genética dos patógenos 4) Estudos quarentena (vírus, bactéria, fungos). Aplicações na patologia de sementes: 1) Detecção de Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens em sementes; CF4 forward 5 -CACAGCCACCTACATGC 3 CF5 reverse 5 - ATCGGGAGTCCGAG 3

47 Aplicações na patologia de sementes: 2) Detecção de Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli em feijão (Phaseolus vulgaris): X4c (5 -GGCAACACCCGATCCCTAAAACAGG-3 ) X4e (5 -CGCCGGAAGCACGATCCTCGAAG-3 ) 3) Detecção de Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) em sementes soja:

48 Fluxo gênico É a transferência de alelos de uma planta/ variedade para outra

49 Fatores que afetam o FG Distância Temperatura Umidade Vento Insetos Variedade/híbrido Sincronismo florescimento Viabilidade do pólen

50 Tipos fluxo gênico Horizontal: conhecido como escape gênico, o transgene passaria para espécies diferentes. Risco escape é avaliado pela CTNBio antes da aprovação de transgênicos. Vertical: transgene passaria para plantas da mesma espécie. Importante na produção de grãos (OGM free) e sementes!

51 Origem na produção: Pólen: polinição cruzada Semente: mistura mecânica Plantas voluntárias: tiguera E na soja? Autógama (< 1% taxa fecundação cruzada) Cleistogamia (restringe muito a pol. Cruzada)

52 Distância (m) % Polinização 0,5 0,45 1,0 0,09 1,5 0,06 2,0 0,05 2,5 0,01 3,0 0,00 3,5 0,03 4,0 0,01 4,5 0,00 5,0 0,02 5,5 0,02 6,0 0,02 6,5 0,00 7,0 0,00 7,5 0,00

53 Silva, E.C.; Maciel, G.M. Biosc. J., 2010

54 Conclusões fluxo gênico Não há norma específica para % de contaminação em sementes Lei de Rotulagem: Decreto 4.680, de % para alimentos Para produção de sementes, os isolamentos usualmente utilizados são suficientes para evitar contaminação com sementes GM acima do tolerado Evitar mistura física de sementes é fundamental

55 Estratégias para obter marcadores ligados a caracteres de interesse Mapeamento genético Expressão diferencial Sequenciamento de RNA

56 Mapeamento genético: x = F x G = Mapa

57 Cor Flor Deposição serina Lignina Lignina

59 PROSPECÇÃO DE NOVOS GENES RNA-seq: Abordagem desenvolvida, para analisar o perfil de transcriptoma, que utiliza tecnologias de deep-sequencing. Padrões de splicing e outras modificações pós-traducionais; Quantificar os níveis de mudanças de expressão de cada transcrito durante o desenvolvimento e sob condições diferentes; Encontrar micrornas que possuem função reguladora.

60 Transcriptoma Coleção de RNAs (transcritos) presentes em uma célula/tecido em um dado momento.

61 Transcriptoma vagens e sementes: X

62 Formação Vagem e sementes

64 Deterioração em pré-colheita

65 Produção

66 Exposição a chuva artificial

67 Simulação de chuva

68 Emergência em areia Cultivar G: 0 mm Cultivar G: 54 mm Cultivar G: 162mm

69 Comprimento plântula Cultivar G: 0 mm 162 mm

71 Sementes verdes Estresse 18 dias Isolinha GM P58 2.5% Umidade Isolinha Não GM 2.5% Umidade

72 Armazenagem

75 Obrigado! (43)

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