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

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

2 Estrutura do DNA - meio século de uma revolução

3 Segmentos de DNA = Genes Gene para cor da semente Gene da tolerância ao alumínio Gene para resistência a doenças Genes para altura da planta Gene para proteína da semente

4 FLUXO DA INFORMAÇÃO GENÉTICA Cromossomos (herdados dos genitores) DNA: Genes RNA Proteínas: Aparência (fenótipo)

5 Como o DNA controla as características de um organismo? DNA TAC AAG CAGGGT ATG TTC GTCCCA Mudanças no Genótipo Células 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. Tecidos Órgãos Código Genético é universal! Organismo Fenótipo (Aparência) Mudanças no Fenótipo

6 Melhoramento Genético Tradicional Domesticação de culturas (~ anos) Organização Social Seleção artificial Plantas mais robustas Frutos e sementes maiores Perda de disseminação natural das sementes Florescimento uniforme Amadurecimento uniforme Redução de substâncias tóxicas

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8 Como é feito o Melhoramento Genético Tradicional? 1. Cruzamento entre cultivares Seleção 2. Cruzamento de cultivares com espécies selvagens aparentadas 3. Indução de mutações Aumentar a variabilidade genética Seleção

9 Cruzamento de cultivares com espécies selvagens aparentadas Sens. Ferr. Res. Ferr. Cruzamento do híbrido com A. sativa Adaptado de Zanettini e Pasquali,1999.

10 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.

11 Milho Modificações Genéticas introduzidas pela DOMESTICAÇÃO Cenoura Alface AC

12 Biotecnologia Moderna 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.

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

14 Como são produzidas as plantas transgênicas? Sistema Agrobacterium Transferência direta de genes para protoplastos Bombardeamento com microprojéteis

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

16 Transferência de Genes Mediada por Agrobactérias Inserção do gene de interesse Regeneração da planta transgênica Infecção Corte Inseção do gene de interesse

17 Bombardeamento com microprojéteis Adsorção

18 Uva Geneticamente Modificada Resistente à Doenças Fúngicas (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

19 Melhoramento genético clássico X Engenharia genética Melhoramento Clássico de Plantas Novos Genótipos Doador Cultivar Comercial Nova Cultivar Blocos Gênicos transferidos Gene Desejado X Várias Gerações Gene Desejado Engenharia Genética (Biotecnologia Moderna) Identidade Varietal Doador Cultivar Comercial Cultivar (apenas com o gene desejado inserido) Gene Desejado Transferência Regeneração Gene Desejado Gene Isolado

20 Milho Modificações Genéticas introduzidas pela DOMESTICAÇÃO Cenoura Alface AC

21 ARCABOUÇO LEGAL Lei de Biossegurança Lei nº /95 Decreto n 1.752/95; 20 normas específicas da CTNBIO (1996 a 2002) MP no /2001- altera a Lei nº 8.974/95 Lei Ambiental - Lei nº /81 Lei nº /2000 (taxas e anexo que classifica ativ.) Resolução do CONAMA nº 305/2002 Lei de Agrotóxicos Lei nº /1989 Decreto nº / 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 Rotulagem Nº 4.680/abril de 2003 Lei nº , de 13 de junho de regula a comercialização da safra 2002/2003 de soja Lei nº , de 15 de dezembro de regula o plantio da safra 2003/2004 de soja

22 Lei de Biossegurança nº de 05/01/95 CTNBio Membros: Poder Executivo (ministérios) Comunidade Científica Órgãos de Defesa do Consumidor Orgãos de Defesa da Saúde do Trabalhador Regulamentação: Pesquisas em Laboratórios Liberação Ambiental Planejada Comercialização ou não de produtos transgênicos

23 Da Pesquisa à Comercialização de Plantas GM no Brasil Obtenção de CQB (IN nº 01/96 CTNBio) 1º Passo Obtenção de CQB 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.

24 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 pesquisas com OGM possuem esta Autorização do MAPA.

25 Da Pesquisa à Comercialização de Plantas GM no Brasil 3º Passo Registro Ambiental para atividades em área confinada (Art. 3º da Resolução nº 305/ 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 - ATEC (art. 7º, X da Lei nº 8.974/95, alterado pela MP nº /2001) A Embrapa conseguiu ATEC do MAPA para seus experimentos com soja GM, mamão GM e feijão GM e batata GM.

26 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)

27 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 JULGADA.

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

29 Avaliação e Regulamentação das Plantas Transgênicas Análises caso-a-caso : Risco Ambiental Risco à Saúde Animal Risco à Saúde Humana Equivalênica Substancial Segurança Alimentar Risco= Perigo X Probabilidade

30 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 Não Comercialização Comercialização/Rotulagem

31 Potencial da Biotecnologia e a Realidade ÁREA CULTIVÁVEL DISPONÍVEL POR HABITANTE NO MUNDO ANO ÁREA AGRÍCOLA PER CAPITA (ha) , , ,15 8,9 bilhões de habitantes Banco Mundial

32 BIODIVERSIDADE MELHOR MANEIRA ATUAL DE PROTEGER E CONSERVAR A BIODIVERSIDADE : USO DE TECNOLOGIAS QUE AUMENTEM A PRODUTIVIDADE POR UNIDADE DE ÁREA EM USO X

33 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 expansão das áreas agrícolas.

34 Alguns exemplos de produtos obtidos através da engenharia genética utilizados no cotidiano Na saúde Humana Tipo de Produto Indicação de Uso 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

35 Alguns exemplos de produtos obtidos através da engenharia genética utilizados no cotidiano Na Indústria Tipo de Produto Tipos de Enzimas 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

36 Alguns exemplos de produtos obtidos através da engenharia genética

37 Alguns exemplos de produtos obtidos através da engenharia genética

38 Alguns exemplos de produtos obtidos através da engenharia genética

39 Tendências dos Produtos Biotecnológicos Químicos Específicos Biofábricas. Plantas e animais produzindo matérias primas de uso industrial. Características Agronômicas Qualidade e Processamento Alimentos Funcionais Óleos especiais, proteínas, vitaminas, minerais, etc. output quality traits Resistência a herbicidas e insetos input agronomic traits Alimentos contendo vacinas, vitaminas, minerais, etc.. Produção de fármacos

40 A Embrapa e o desenvolvimento de OGMs: Feijão Soja 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) (resistência a vírus e insetos, e tolerância a herbicidas) (resistência a insetos, e tolerância a herbicidas)

41 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 - Como vão as pesquisas com o fogo? -Mais ou menos...falta desenvolver uma metodologia de uso

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44 Muito Obrigado! Vinhedos da Embrapa Uva e Vinho