Variedades transgénicas: para uma agricultura mais produtiva e sustentável

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1 Variedades transgénicas: para uma agricultura mais produtiva e sustentável Centre for Functional Ecology, Department of Life Sciences, University of Coimbra, Ap. 3046, Coimbra, Portugal jorgecan@ci.uc.pt Jorge M. Canhoto ESAC, 5 de Julho, 2012 Sumário População mundial Plantas usadas na agricultura Melhoramento Agricultura ambiente Biotecnologia e plantas transgénicas Biotecnologia e ambiente 1

2 Nós e as plantas As plantas são usada pelos humanos devido, em grande parte, a seis razões 6F s Food Fibers Fuel Feed Flowers Pharmaceuticals Muita gente, muitos problemas 2

3 Muita gente, muitos problemas Lagos, Nigeria habitantes Aumento /ano Terceira maior megacidade em 2015 Evolução da população 3

4 Esperança de vida Esperança de vida 4

5 Hábitos alimentares Crescimento económico 5

6 Alteração de hábitos alimentares Alteração de hábitos alimentares 6

7 De onde vem a comida? De onde vem mesmo a comida? 12 espécies fornecem 75% da alimentação 7

8 Temos alimentos suficientes? Sim, pelo menos para já Aumento da produção Área necessária para produzir 1t de arroz em m 2 Área necessária para produzir 1t de arroz em m 2 Área necessária para produzir 1t de arroz em m 2 8

9 Melhoramento Obtenção de novas variedades por técnicas clássicas de manipulação do DNA Cruzamento Selecção Norman Borlaug Melhoramento Plantas F1 são cultivas e a primeira selecção feita na F2 Na F3 é feita uma nova selecção Na F4 as plantas são cultivadas em linhas Repetir na F5 e F6 Tinker, In Plant Biotechnology and Genetics. John Wiley & Sons (ed. Stewart, C.N.) Testes de rendimento 9

10 Backcrossing Planta dadora Planta recorrente Gene de resistência X Novo cultivar O melhoramento implica variabilidade Variação natural (landraces) Crop wild relatives Indução de variação (mutações) 10

11 Aumento da produção Diminuição da terra cultivável 11

12 Diminuição da terra cultivável Cenários para o futuro 9,1 milhões de habitantes em 2050 (mais de 30%) Urbanização de 70% em 2050 contra 49% actualmente Produção de cereais deve aumentar para 3 mil milhões de toneladas contra os 2,1 actuais 80% deste aumento resultará do aumento da produtividade e 20% do aumento da área agrícola 12

13 Biotecnologia Produção de mais alimento Saúde alimentar Alterações nos ecossistemas Novos biomateriais, medicamentos Plantas geneticamente modificadas isaaa 13

14 As PGMs são já uma realidade Área global com PGMs 1ha = 2,47acres As PGMs já são uma realidade ha (x20 a área de Portugal) 14

15 PGMs mais cultivadas Quatro espécies preponderantes 1ha = 2,47acres Características mais importantes A tolerância a herbicidas e a resistência a insectos são as características mais comuns 1ha = 2,47acres 15

16 PGMs vs variedades tradicionais Em algumas espécies as variedades transgénicas ultrapassam as variedades convencionais 1ha = 2,47acres Países produtores Mais de 15 milhões de agricultores em cerca de 30 países 16

17 Países produtores Cerca de metade da área em países em desenvolvimento Engenharia genética vs melhoramento convencional Proveniência do DNA Genes inseridos Engenharia genética Qualquer organismo Gene seleccionado e gene marcador Espécies relacionadas Aleatória Métodos convencionais Tempo Um ano ou menos Vários anos Controlo Elevado Reduzido Resultado PGM PGM Alteração da planta original Mínima???? 17

18 Como são obtidas? Inserção de um ou mais genes que conferem novas características Adição ou subtracção genética Célula Eliminação da actividade de um ou mais genes Regeneração PGM Gene (transgene ou não) Como são obtidas? Galha do colo T-DNA A. tumefaciens Plasmídeo Ti 18

19 Método eficaz de regeneração Plantas Formação de embriões somáticos Desenvolvimento dos embriões Crescimento Germinação O DNA é comum a todos os seres vivos A-T G-C 19

20 As PGMs e a produção agrícola Uma parte considerável da produção agrícola potencial é perdida devido a: pragas doenças ervas-daninhas factores abióticos (água, temperatura, salinidade ) As PGMs e o meio ambiente A agricultura é uma actividade agressiva em termos ambientais água adubos manipulação do solo pesticidas 20

21 As PGMs e a tolerância à secura A maior parte da água que consumimos é para fins agrícolas As PGMs e a tolerância à secura Water, water, every where, And all the boards did shrink; Water, water, every where, Nor any drop to drink. Samuel Taylor Coleridge, 1798 Cerca de 30% da terra arável sofre de secura 21

22 As PGMs tolerância à secura A disponibilidade de água está relacionada com outros factores temperatura solo salinidade A tolerância à secura é um processo complexo Múltiplos factores interferem com a maneira como as plantas respondem ao streesse hídrico Controlo dos estomas Transporte da água no xilema Absorção radicular A resposta ao stresse hídrico envolve muitos genes 22

23 Genes associados à osmorregulação A produção e acumulação de solutos osmocompatíveis nos vacúolos é um mecanismo que permite às plantas tolerar alguns stresses abióticos Manitol (gene da manitol-1-fosfato desidrogenase) Prolina (pirrolina carboxilase sintetase) Glicina betaína (colina desidrogenase) A transformação com estes genes permitiu aumentar a tolerância à secura Outros genes Outros genes importantes na tolerância à secura são: Proteínas NAC - Factores de transcrição (e.g. CUC2) Aquaporinas Transportadores Stresse oxidativo - ROS Hormonas (ABA, CK, JA) 23

24 Transformação com vários genes Conclusões Os encontros de Biotecnologia e Agricultura são excelentes, especialmente os jantares.e os almoços Apesar das resistências as PGMs vão fazendo o seu caminho A utilização de PGMs modificadas permitirá uma agricultura mais verde Os ganhos na produção serão consideráveis utilizando menos recursos A Biotecnologia não é incompatível com o melhoramento convencional, antes pelo contrário Em 30 anos, os progressos foram surpreendentes 24

25 Can science feed the world? Yes, but we need to help (a lot)! Muito obrigado 25

26 A não esquecer 8 th International Symposium on In Vitro Culture and Horticultural Breeding Highlighting in vitro morphogenesis to improve plant breeding University of Coimbra, Portugal, 2 7 June