FERRAMENTAS DA BIOTECNOLOGIA NA AGRICULTURA E NOVOS EVENTOS. Dr. Liliane M. Mertz-Henning Biotecnologia/Ecofisiologia

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1 FERRAMENTAS DA BIOTECNOLOGIA NA AGRICULTURA E NOVOS EVENTOS Dr. Liliane M. Mertz-Henning Biotecnologia/Ecofisiologia

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3 Características observadas na planta

4 MELHORAMENTO GENÉTICO CLÁSSICO OU CONVENCIONAL Como as variedades são desenvolvidas? Gregor Johann Mendel - ( ) Conhecido como pai da genética, descobriu e respondeu a várias questões sobre hereditariedade.

5 Seleção Melhoramento assistido por marcadores Engenharia Genética Transgenia Edição gênica Fenoma Exposição a tratamentos em diferentes condições ambientais Combinar em espécies comerciais os melhores arranjos gênicos específicos utilizando a base genética da espécie, mas também agregando características de tolerância a estresses abióticos/bióticos gerados em linhas evolutivas de outras espécies.

6 MELHORAMENTO GENÉTICO TRANSGENIA

7 Watson e Crick - DNA Watson e Crick - DNA Boyer e Cohen - DNA Recombinante Boyer e Cohen - DNA Recombinante º produto GM - (insulina humana) º produto GM - (insulina humana) tabaco GM Alimento GM comercializado EUA 1995 Soja GM chega ao mercado tabaco GM Alimento GM comercializado EUA 1995 Soja GM chega ao mercado

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10 Watson e Crick - DNA Boyer e Cohen - DNA Recombinante º produto GM - (insulina humana) tabaco GM Alimento GM comercializado EUA 1995 Soja GM chega ao mercado

11 BRASIL APROVA PRIMEIRA CANA TRANSGÊNICA Variedade é resistente à broca, principal praga que afeta as lavouras de cana

12 CTNBio aprova comercialização de eucalipto transgênico FuturaGene, que desenvolveu as sementes ainda nos anos de 1990, e a brasileira Suzano Papel e Celulose, que comprou a FuturaGene em 2010.

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15 SOJA RR Comunicado nº 54 Liberação Comercial de Soja Geneticamente Modificada tolerante a Herbicida Evento GTS Processo / Published in Crop Sci. 35: (1995).

16 PLANTAS RESISTENTES AO HERBICIDA GLIFOSATO ROUNDUP READY (RR) Açúcares x Glifosato Aminoácidos Aromáticos epsps gene da planta EPSPS enzima CP4 EPSPS enzima epsps gene de A.tumefaciens Phenylalanine Tyrosine Tryptophan Proteínas EPSPS : 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase

17 SOJA CULTIVANCE Liberação Comercial de Soja Geneticamente Modificada Tolerante aos Herbicidas do Grupo Químico das Imidazolinonas. Imazapyr + Imazapique

18 SOJA LIBERTY LINK Liberação Comercial de Soja Geneticamente Modificada Tolerante ao Glufosinato de Amônio, Soja Liberty Link (soja LL)

19 SOJA INTACTA (RR2) Liberação Comercial de Soja Geneticamente Modificada Resistente a Insetos e Tolerante a Herbicida. Controle das principais lagartas da cultura da soja: Lagarta da Soja (Anticarsia gemmatalis), Lagarta Falsa Medideira (Chrysodeixis includens e Rachiplusia nu), Broca das Axilas (Crocidosema aporema) Lagarta das Maçãs (Heliothis virescens), Supressão à lagarta do tipo Elasmo* (Elasmopalpus lignosellus) e Helicoverpa* (Helicoverpa zea e Helicoverpa armigera).

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21 Eventos de soja aprovados CTNBio até 2018 Enlist 3 Plenish Intacta/Extend EPSPS Glifosato PAT Glufosinato de amônio Aad 2,4 D DMO - Dicamba

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23 - Proteínas Bt - RR - Dicamba

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26 Eventos aprovados para o milho - Proteínas Bt (Diabrotica speciosa) (Spodoptera frugiperda) (Helicoverpa zea) - Glifosato - Glufosinato - 2,4 D* - Aumento da termo estabilidade da amilase - Estresse por seca - Diabrotica virgifera - SmartStax. Consumo Humano/animal

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28 O milho transgênico lançado pela Monsanto e DowDuPont foi batizado internamente de DvSnf7 e seu nome comercial é SmartStax. DvSnf7 - Combinação de Diabrotica virgifera e o nome do gene-alvo, Snf7. Quando o inseto se alimenta da planta, a molécula de RNAi entra em seu organismo e silencia o gene Snf7, impedindo a produção de uma proteína que é vital para o funcionamento de tecidos da larva-alfinete americana. O resultado é a morte do inseto, conhecido como o besouro de US$ 1 bilhão por causa do enorme prejuízo causado aos agricultores norte-americanos.

29 SALMÃO TRANSGÊNICO CHEGA AO CONSUMIDOR NO CANADÁ Crédito: Paul Darrow/NYT/Redux/eyevine

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31 MOSQUITO DA DENGUE TRANSGÊNICO Insetos macho com gene que faz a descendência morrer antes de chegar a vida adulta.

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33 TRABALHOS NA EMBRAPA

34 Control - NT Transgenic plot

35 PLANTAS COMO BIOFÁBRICAS Proteína capaz de impedir multiplicação do vírus HIV

36 GM DREB1A P58 2.5% Soil GH Isoline NON GM 2.5% Soil GH

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38 >40 o C 49dias 44mm

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41 Gene Chave Biossíntese do ABA 2 Ha 11 2 Ha 10 C/DH 2 Ha 11 DH/C BRS 184 DH/ C

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43 Agrobacterium tumefaciens

44 Transformação por Agrobacterium Figura 1. Etapas da infecção de explantes de soja por Agrobacterium. A) Sementes após 16h em Meio de Germinação; B) Corte horizontal das sementes; C) Remoção da ponta da radícula; D) Semente após a remoção da ponta da radícula; E) Retirada do tegumento; F) Abertura dos cotilédones; G) Remoção dos primórdios foliares; H) Realização do ferimento com auxílio de micro escova; Figura I) Transferência 1. Etapas dos da infecção explantes depara explantes o Meiode desoja Co-Cultivo por Agrobacterium. Sólido. A) Sementes após 16h em Meio de Germinação; B) Corte horizontal das sementes; C) Remoção da ponta da radícula; D) Semente após a remoção da ponta da radícula; E) Retirada do tegumento; F) Abertura dos cotilédones; G) Remoção dos primórdios foliares; H) Realização do ferimento com auxílio de micro escova; I) Transferência dos explantes para o Meio de Co-Cultivo Sólido.

45 Câmara de fluxo lâminar Câmara de crescimento

46 No Brasil, por sua vez, a legislação veta qualquer experimento que envolva a manipulação genética de embriões humanos. Promulgada em 2005, a Lei de Biossegurança (11.105/2005) proíbe em seu artigo 6, inciso III, a engenharia genética em célula germinal humana, zigoto humano e embrião humano. E, pelo menos por enquanto, não há expectativa de que ela venha a ser alterada, destacam especialistas.

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48 O filme apresenta uma história bastante consistente em relação aos estudos da genética. Foi também eleito o filme de ficção científica mais plausível pela NASA.

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52 O QUE É UM TRANSGÊNICO? O termo trans remete a transferência. É um organismo que recebeu parte do material genético (um ou mais genes) de outra espécie para obter características da espécie doadora. O QUE É UM OGM? O termo OGM se aplica àqueles organismos que contém genes que foram manipulados, ainda que esses genes sejam provenientes da mesma espécie. Todo transgênico é um OGM mas nem todo OGM é um transgênico.

53 TÉCNICAS DE EDIÇÃO DE GENOMA Ferramentas que permitem a modificação genética por meio de um conjunto de moléculas que quebram o DNA e, posteriormente, se utilizam dos mecanismos naturais de reparo celular para modificá-lo, sem o uso de genes de outros organismos. ZINC FINGERs, TALENs, CRISPR*

54 CRISPR Clustered regularly interspaced short palindromic repeats

55 CRISPR/Cas PAM (NGG) RNA guia DNA Quebra no DNA CAS9 Reparo Recombinação Não-homóloga Recombinação homóloga

56 97% amilopectina

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62 IMPACTOS NA CADEIA DE SEMENTES???? - REDUÇÃO NOS CUSTOS COM REGULAMENTAÇÃO - MAIS EMPRESAS DESENVOLVENDO OGMs

63 A levedura foi desenvolvida a partir de edições precisas no genoma que reproduziram, em uma cepa adaptada às condições industriais de produção de etanol combustível, características já existentes em outras cepas encontradas na natureza. Não se enquadra na categoria de Organismo Geneticamente Modificado (OGM), nos termos da Legislação Brasileira de Biossegurança.

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65 RNA interferente (RNAi) Conceito: RNA interferente (RNAi) compreende um mecanismo natural de regulação gênica e defesa antiviral sistêmica em células eucarioticas, resultando na degradação sequência específica de RNAs Boyer e Cohen - DNA Recombinante Watson e Crick - DNA º produto GM - (insulina humana) Descrito em 1998 por Craig &Mello (Nobel em 2006); Possibilita silenciar genes de maneira específica (cirurgica) utilizando tabaco GM Alimento GM comercializado EUA 1995 Soja GM chega ao mercado pequenos RNAs de fita dupla (dsrna, sirna, mirna);

66 Watson e Crick - DNA Boyer e Cohen - DNA Recombinante º produto GM - (insulina humana) tabaco GM Alimento GM comercializado EUA 1995 Soja GM chega ao mercado

67 Watson e Crick - DNA Boyer e Cohen - DNA Recombinante º produto GM - (insulina humana) tabaco GM Alimento GM comercializado EUA 1995 Soja GM chega ao mercado

68 Watson e Crick - DNA Boyer e Cohen - DNA Recombinante º produto GM - (insulina humana) tabaco GM Alimento GM comercializado EUA 1995 Soja GM chega ao mercado

69 Watson e Crick - DNA Boyer e Cohen - DNA Recombinante º produto GM - (insulina humana) Researchers are using a new technology called RNA interference to help plants fend off insects on their tabaco GM own with1994 very 1 Alimento little GM collateral comercializado damage. EUA The first results may come 1995 Soja GM chega ao mercado on the markets before the end of the decade.

70 Watson e Crick - DNA Boyer e Cohen - DNA Recombinante º produto GM - (insulina humana) tabaco GM Alimento GM comercializado EUA 1995 Soja GM chega ao mercado

71 Watson e Crick - DNA Boyer e Cohen - DNA Recombinante º produto GM - (insulina humana) tabaco GM Alimento GM comercializado EUA 1995 Soja GM chega ao mercado

72 Grato pela atenção Contato: