Cromossomos Célula DNA. Genes

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5 Cromossomos Célula DNA Genes

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8 epsps gene da planta Glifosato Açúcares EPSPS enzima CP4 EPSPS enzima Aminoácidos Aromáticos Phenylalanine Tyrosine Tryptophan Proteínas epsps gene de A.tumefaciens EPSPS : 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase

9 epsps gene da planta Glifosato Açúcares EPSPS enzima RR2 Aminoácidos Aromáticos Phenylalanine Tyrosine Tryptophan Proteínas

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11 3,8 Bilhões de anos de uma única célula à diversidade de espécies que temos hoje

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13 Single Nucleotide Polimorfism = SNP Soja RR1

14 Genetic Revolution - Genomic Race Structural Genomics Transcriptomics Proteomics Metabolomics Databases DNA Sequences Expressed RNAs Translated Proteins Bioinformatics Interactions among different compounds The relation between genes and their products - Gene Function and Metabolic pathways Biology, Plant Breeding, Genetic and Metabolic Engineering

15 Ion Proton, Life Technologies Cia

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17 Ion Proton, Life Technologies Cia, Soybean Genome sequenced in ~2h

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19 Source: Phytozome (2017) (

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21 Número de espécies Brasil possui entre 15 a 25% da Biodiversidade do Planeta Qualea grandiflora

22 Genes for Drought Tolerance Vellozia Project Sequencing of Vellozia spp. genomes could reveal novel genetic variability and metabolic pathways involved in the tolerance to desiccation and drought. The genome comparison between a desiccation-tolerant and an evergreen Vellozia species could reveal specific mechanisms associated with the dismantle and reconstruction of the photosynthetic apparatus during water loss and rehydration. Sequencing of Vellozia genomes could reveal novel genetic variability and metabolic pathways involved in the acquisition and use of soil nutrients such as phosphorous, which is characteristically little available in campos rupestres soils. A C Resurrection Plant B Campos rupestres and the Vellozia species targeted by this proposal. (A) Distribution of campos rupestres (grey) in Brazil (adapted from Silveira et al., doi /s , 2015). (B) Vellozia intermedia individuals on a campo rupestre landscape near Serra da Canastra National Park (MG, Brazil). (C) V. nivea and (D) V. intermedia individuals under cultivation in a greenhouse at the State University of Campinas (Brazil). D Fonte: Isabel Gerhardt, Embrapa

23 Nova Variedade Acessos em Bancos de Germoplasma Linhas de Introgressão Linhas Recombiantes MAS, QTLs, SNPs, etc GWS (Seleção Genômica Ampla) Fenótipo de Interesse Transgênicos Cisgênicos Intragênicos Estratégias evolutivas de outras espécies Combinar em espécies comerciais os melhores arranjos gênicos específicos utilizando a base genética da espécie, mas também agregando características de tolerancia a estresses abioticos/bioticos gerados em linhas evolutivas de outras espécies.

24 ÁREA PLANTADA DE TRANSGÊNICOS NO MUNDO ( E M M I L H Õ E S D E H E C TA R E S ) S o j a M i l h o A l g o d ã o C a n o l a A b ó b o r a 1º EUA B a t a t a A l f a f a B e t e r r a b a P a p a I a 4º CANADÁ S o j a M i l h o B e t e r r a b a A l f a f a C a n o l a 7º PAQUISTÃO A l g o d ã o 8º CHINA A l g o d ã o P a p a y a Á l a m o 6º PARAGUAI S o j a M i l h o A l g o d ã o D e s d e , o B r a s i l t o r n o u - s e o 2 º m a i o r p r o d u t o r d e t r a n s g ê n i c o s d o m u n d o 3º ARGENTINA 10º URUGUAI 2º BRASIL 9º ÁFRICA DO SUL 5º INDIA S o j a M i l h o A l g o d ã o S o j a M i l h o S o j a M i l h o A l g o d ã o S o j a M i l h o A l g o d ã o A l g o d ã o ISAAA, 2017 Expo Milano 2015 Feeding the Planet, Energy for Life

25 TAXAS DE ADOÇÃO CULTURAS TRANSGÊNICAS NO BRASIL % 96,5% 88,4% % 78,3% % % Céleres, ISAAA, séries históricas Expo Milano 2015 Feeding the Planet, Energy for Life

26 CARACTERÍSTICAS PLANTAS GM APROVADAS NO BRASIL APROVAÇÕES CTNBio, 2017 Expo Milano 2015 Feeding the Planet, Energy for Life

27 Modo de Ação Família Química Ingrediente Ativo Situação Inibidores da Síntese de Lipídios (ACCase) Aryloxyphenoxy Cyclohexanedione FOP Aprovado Comercialmente Reguladores de Crescimento Phenoxy 2,4-D Aprovado Comercialmente Reguladores de Crescimento Acido Benzóico Dicamba Aprovado Comercialmente Inibidores de Pigmentos (HPPD) Isoxazole Isoxaflutole Aprovado Comercialmente

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29 Evento MON 87411: Cry3Bb1, dvsnf7, cp4-epsps Tecnologia RNAi

30 Nome Comercial Evento Característica Proteína Herbicidas Ano de aprovação Empresa Roundup Ready GTS TH CP4-EPSPS Glifosato 1998 Monsanto Cultivance BSP-CV127-9 TH AtAHASL Imidazolinas 2009 BASF & EMBRAPA Liberty Link A TH PAT Glufosinato de amônio 2010 Bayer Liberty Link ou LL A TH PAT Glufosinato de amônio 2010 Bayer Intacta Roundup Ready 2 Pro MON X MON89788 TH e RI Cry1Ac, CP4- EPSPS Enlist DAS TH AAD-12, PAT Balance GT FG72 TH Enlist E3 DAS TH ND FG72 X A55547-I27 TH Conkesta DAS TH e RI Genuity Roundup Ready 2 Xtend ND MON MON x MON89788 TH TH ND MON87751 RI SOJA GM APROVADAS 2mEPSPS, HPPD AAD-12, mepsps, PAT 2mEPSPS, HPPD, PAT Cry1Ac, Cry1F, PAT DMO, CP4- EPSPS DMO, CP4- EPSPS Cry1A.105 e Cry2Ab2 Glifosato 2010 Monsanto 2,4-D e Glufosinato de Amônio 2012 Dow Glifosato e isoxaflutole 2015 Bayer 2,4-D, Glifosato e Glufosinato de Amônio Glifosato, isoxaflutole, e Glufosinato de amônio 2015 Dow 2015 Bayer Glufosinato de amônio 2016 Dow Dicamba e Glifosato 2016 Monsanto Dicamba e Glifosato 2017 Monsanto _ 2017 Monsanto Expo Milano 2015 Feeding the Planet, Energy for Life CTNBio, 2017

31 SOJA GM EM ANÁLISE LIBERAÇÃO COMERCIAL NA CTNBIO Evento Característica Proteína Herbicida Requerente DAS x DAS TH e RI Cry1Ac, Cry1F, AAD-12, 2mEPSPS, PAT Glufosinato de amônio, Glifosato e 2,4-D MON x MON x MON87701 x MON TH e RI Cry1A.105, Cry2Ab, Cry1Ac, CP4-EPSPS, DMO Glifosato e Dicamba DP e a combinação DP x MON MPAG/ TH Supressão de fad2-1/cp4- EPSPS Glifosato CTNBio, Jun 2017 Expo Milano 2015 Feeding the Planet, Energy for Life

32 Adoção de Lavouras GM no Brasil por tolerância/resistência Celeres, 2015

33 MON89034 Cry2Ab2 e Cry1A.105 (Cry1Ab, Cry1F e Cry1Ac) TC1507 Cry1Fa2 e Pat (Glufosinato de Amonia) NK603 Cp4 Epsps (Glifosato) DAS aad-1 (2,4-D)

34 Maize- 40 Cotton- 12 Soybean - 10 Bean - 1 Eucaliptus - 1 Commercial Plants by Genetic events T25 Liberty Link MON YieldGard Bt11 NK Roundup Ready 2 GA21 TC 1507 Herculex NK603xMON810 BT11xGA21 MIR162 TC1507xNK603 MON89034 BT11xMIR162xGA21 MON89034 & NK603 MON88017 MON89034 & TC1507 & NK603 MON810 & TC1507 &NK603 TC1507 & MON810 MON89034 & MON88017 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 MilhoBt11xMIR162xMIR604xTC1507x5307xGA Bt11xMIR162 SPT MON89034xTC1507xNK603xDAS MON8934xMON88017xTC1507xDAS MON97411 MON87427 Evento 3272 (food end feed) MON (food end feed) 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 FG72 DAS FG72xA DAS MON87708 EMBRAPA 5.1 H421 Fonte: - acessado em 18/01/2017

35 Veterinary Vaccines - 24 Mo and byproducts for industrial use - 12 Mosquitoes Vaccines and bypdotucts for human use - 3 Outros produtos aprovados no Brasil 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 BAY98 (Imunoestimulante) Hiprabovis (Vacina contra Hespes Bovina) HIPRABOVIS IBR MARKER LIVE Vacina Biotech Vac Salmonella S. cerevisiae RN1016 Prototheca - S5223 Prototheca S2014 S. cerevisiae Y5056 S. cerevisiae Y1979 Bioprodutos Prothotheca Prototheca S6697 protease alcalina ProtothecaS8695 S. Cerevisiae M10682 ProtothecaS8885 S. Cerevisiae S1260 Supressão de populaçõe s de Aedes vetores de doenças Vacina contra Dengue Butantan Dengvaxia (vacina contra a Dengue) OncoVEXGM-CSF (Derivado para tratamento de melanomas Fonte: - acessado em 18/01/2017

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37 Source: CropLife International, 2016

38 Source: CTNBio, 2014 Eucalyptus Lignine reduction / Growth Speed Cost Reduction in Paper Production

39 It will be Discussed and Voted for Commercial Liberation Diatraea saccharalis Bacillus thuringiensis BT Gene

40 Como Funciona o Milho Tolerante a Seca da Monsanto? O milho MON é um milho GM expressando a proteína CspB - Cold shock protein B (CspB) obtida da bactéria Bacillus subtilis. A proteína CspB se liga a varios grupos/espécies RNA, permitindo que estes RNAs se mantenham ativos durante a dessecação celular. Source: Monsanto, 2012

41 Plantado comercialmente desde 2013 nos EUA Recentemente aprovado pela China Área estimada atual nos EUA > ha O milho MON em condições de restrição hídrica demonstrou aumento da ordem de 16,5% em produtividade em relação ao milho controle sem o gene de tolerância à seca (Fonte: Monsanto- Relatório de Biossegurança Alimentar do Milho MON87460).

42 COLOR Genes in the pathway for synthesis of Flavonoids that at the end produce the Delphinidin pigment Life Time Inativation of Genes involved in the synthesis of Ethylen e.g. ACC Oxidase Source: Florigene - Suntory Ltd, 2014

43 Plantas Sentinelas para detecção de Minas Terrestres Aresa cia.- University of Copenhagen, Denmark Arabidopsis thaliana Source: Aresa, Jan, 2010.

44 Insertion of genes to induce male sterility (Tetracycline) GM Males compete with Wild Males reducing total population. First results were presented to the scientific community recently in Juazeiro, Bahia, Brazil, where the experiment was conducted in open areas with high Mosquito infestations. Source: CTNBio, 2011; Oxitec do Brasil e USP, 2012.

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46 FDA, November/2015

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48 Desenvolvidos inicialmente para detecção de poluentes em águas

49 Nova Variedade Acessos em Bancos de Germoplasma Linhas de Introgressão Linhas Recombiantes MAS, QTLs, SNPs, etc GWS (Seleção Genômica Ampla) Fenótipo de Interesse Transgênicos Cisgênicos Intragênicos Estratégias evolutivas de outras espécies Combinar em espécies comerciais os melhores arranjos gênicos específicos utilizando a base genética da espécie, mas também agregando características de tolerancia a estresses abioticos/bioticos gerados em linhas evolutivas de outras espécies.

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51 * ** * * Triplex-forming oligonucleotides (TFOs) *Transcription activator-like effector nuclease

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53 TALENs = Transcription Activator-Like Effector Nucleases. 16 a 20 Monomeric Repetition Domains with AA AA at position Asparagine-Isoleucine=Adenina Source: Curtin et al, 2013

54 (Rapid Trait Development System).

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56 Historico Jennifer Doudna Emmanuelle Charpentier Jennifer Doudna

57 Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats Trans Acting CRISPR RNA - RNA guia = grna

58 Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats Bacteria Source: Nakayama et al, 2014

59 Enzima CAS9 causa quebra na fita dupla de DNA na região alvo Junção não homologa de DNA DELEÇÕES Sequencia de DNA a ser inserido INSERÇÕES INDELS de Comprimento Variado Recombinação homologa de DNA Inserções ou modificações de forma pontual/precisa no genoma através de recombinação Homologa

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62 Maça...

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65 Target region for X.citri PthA4 effector protein PAM

66 A specific effector (PthA4) protein from Xanthomonas citri binds to the promoter region of the canker susceptibility gene CsLOB1 to induce disease symptoms. By utilizing CRISPR techniques, they target the promoter region or the coding region of the citrus susceptibility gene to mutate it in such a way to prevent binding of bacterial transducers."

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69 Hornless (polled) cattle Polled allele (from hornless breeds: Angus) to horned breeds (e.g Holstein) - Only few polled Holstein bulls available frequency can be increased by genome editing Animal welfare (no need of calves dehorning) Animal management

70 Image: Hornless cattle Polled allele introduced by HR in fibroblast Calves produced by somatic cell nuclear transfer (animal cloning)

71 Image: Meat quality Myostatin restrain muscle growth Some breeds have natural mutations (ex. Belgian blue) that causes muscle hypertrophy called double-muscle Superior carcasses (less bone and low fat) Myostatin can be edited in zebu breeds to improve carcass quality Belgian blue bull

72 Meat quality Myostatin mutation TALENS Cattle (Nelore) and ovine - Proudfoot et al., 2015 CRISPR/Cas9 Ovine Crispo et al., 2015

73 TALENs e CRISPRs Desligamento Gene Miostatina CRISPRs

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75 3 de Agosto, 2017

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78 Mercado Biosegurança Prova de Conceito Desenho Estratégia Eng.Genética Ex: Soja Cultivance Parceria EMBRAPA/BASF Primeiras Prospecção Plantas GM no Programa de Gênica Melhoramento da Embrapa em 1997 Entrada no Mercado Brasileiro Safra 2016/17

79 ~U$76.7milhoes Custo Estimado Hoje: ~ U$140 milhões Mas este é o custo real?

80 Piruvato O C H C 3 C O C H C 3 C Piruvato O O - O O - ALS/AHAS CO 2 a - Acetolactato O H 3 C A.thaliana AHAS C O - C C CH3 O OH Imidazolinonas NADPH KARI NADP H 3 C OH C CH3 CH C OH O - O a, b- Dihidroxisovalerato Valina Isoleucina Leucina AHAS: Ac. Hidroxiacético Sintase ALS: Aceto Lactato Sintase

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82 Ahas Glycine max

83 NBTs in Other Countries Chile acaba de emitir sua normativa em NBTs

84 Law nº , dated March 24th, 2005 Brazilian Biosafety Law

85 186,53% Produtividade 649,33% Produção 161,52% Área

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87 Conservation Agriculture in Brazil Double Cropping Systems - Corn after Soybean Two crops in the same year without irrigation Sowing Corn Second crop Harvesting Soybeans First Crop No-tillage system Environmentally friendly

88 Brazilian Agriculture Food, Fiber and Energy Production Source: IBGE Reference source: Embrapa/SNE

89 Mercado de Sementes no Brasil: SOJA Outros 15% Empresa 1 5% 10% 10% 3% 48% EMBRAPA (Public) 80% 29% Embrapa Empresa A Empresa B Empresa C Empresa D

90 Source: BASF, 2006; Monsanto, 2012.

91 Empresas/Instituições Privadas Nacionais Empresas/Instituições Privadas Internacionais Empresas/Instituições Publicas Nacionais Empresas/Instituições Publicas Internacionais Estratégias de Engenharia Genética na Embrapa EMBRAPA

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93 ~75% Market with 4 Cia + Monsanto DuPont + ~54% Seed Market with 2 Cia + Dow + Bayer

94 Exportações Importações Superavit 120,0 BALANÇA COMERCIAL DO AGRONEGÓCIO BRASILEIRO 100,0 PIB = 20 a 25% 80,0 Exportações 77,5 78,3 82,9 80,1 75,1 71,3 60,0 40,0 20,0 19,1 14,8 23,3 25,9 34,2 totais: 40 45% 38,5 42,8 49,7 59,9 54,9 63,0 Total de empregos 30-35% 0,

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96 ~1,2% PIB

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98 Fonte: Fonte: StatisticsTimes.com, 2016

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100 Cálculo Rápido Saca de 60kg ~R$62,00 em Rondonópolis 18/07/17 Se usarmos 0,5% por cada 25,5kg (bushel) em 60kg seria então R$ 0,3 / saca. Considerando uma safra de 114 milhões de Ton... Na safra 2016/17 teríamos tido R$ 570 milhões para pesquisa

101 Usos do Checkoff Americano

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105 Alexandre Nepomuceno, Ph.D.