PLANTAS
TRANSGÊNIC
AS
Patrícia Gomes
João Evangelista
Laiane Fernanda
INTRODUÇÃO
Nos organismos ocorrem mutações gênicas que
sofrem a ação da seleção natural;
 Há cerca de 10.000 anos o homem...
Redescoberta das leis de Mendel no início do século
XX;
 Melhoramento convencional;
 Hibridação introgressiva;
 Indução...
Melhoramento tradicional de plantas

Biotecnologia de plantas
TRANSFERÊNCIA DE GENES
MEDIADA POR
AGROBACTÉRIAS
Primeiro método utilizado para gerar plantas transgênicas;
 Agrobacteriu...
Na primeira, os oncogenes são deletados, obtendo-se
uma linhagem desarmada;
 Na segunda, os vetores são preparados de mod...
Transformação genética mediada por agrobactérias
TRANSFERÊNCIA DIRETA
DE DNA PARA
PROTOPLASTOS
Protoplastos são células que tiveram suas paredes
celulares removidas, perma...
Incorporação de DNA mediada por
polietilenoglicol
Cátions

carregados positivamente:

 Unem

as moléculas de PEG e DNA a...
Incorporação De DNA Promovida Por
Eletroporação
Os

protoplastos são expostos a pulsos elétricos curtos
e de alta voltage...
Transferência direta de DNA para protoplastos por eletroporação
GENÉTICA POR
ACELERAÇÃO DE
PARTÍCULAS
É a introdução de moléculas de DNA em células
vegetais intactas, através da utilizaç...
Os aparelhos para acelerar as micropartículas
podem ter propulsão a ar comprimido, a vapor
d’água, a pólvora, a gás hélio ...
Tubo
de aceleração de
gás

Micropartículas
contendo DNA
Células-alvo
Transformação genética mediada por biobalística
IMPORTÂNCIA DA
CULTURA DE TECIDOS
Não é um pré-requisito;
 Arabidopsis thaliana mediada por Agrobacterium:


 Pode

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Podem também ser preparados a partir de
preparados liofilizados;
 Existem vários tipos de meios de cultura: MS, B5 e
NN;
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GENES MARCADORES E
GENES REPÓRTERES
Uma pequena % de células será estavelmente transformada com qualquer das técnicas;
 G...
 Codifica

a enzima aminoglicosídeo 3-fosfotransferase II
[APH(3)II];
 A APH(3)II inibe antibióticos aminoglicosídicos.
...
 Herbicidas

derivados de sulfoniluréias e de imidazolinonas inibem a AHAS.

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Gene aroA:
 Isolado

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Genes repórteres → Permitem monitorar a transformação
 Deve codificar uma enzima não presente na célula e
de fácil eviden...
Material de controlo, não co-cultivado

Material
co-cultivado
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A.
tumefaciens: a marcação a azul
evidencia a transferên...
 Desvantagem

do gene gusA:
 Morte das células no momento da análise.



Genes luc e gfp:
 Gene

luc codifica a enzima...
Microscopia de grãos de pólen fluorescentes (GFP) na antera de uma planta
transgênica de Arabidopsis.
INTEGRAÇÃO DO DNA
Espera-se que o DNA exógeno seja integrado no
genoma receptor por recombinação ilegítima;
 Pareamento h...


Controle do local de integração no genoma e do
número de cópias;
 Inclusão

de segmentos de homologia com regiões crom...
MÉTODOS ALTERNATIVOS
DE TRANSFORMAÇÃO
GENÉTICA
Eletroporação de tecido intactos:
Mesmos princípios usados na eletroporação...
Microinjeção de DNA:
Agulhas microcapilares e microscópios são usados;
 Deposição de DNA diretamente nos núcleos de célul...
TRANSFORMAÇÃO
GENÉTICA DE PLASTÍDEOS
E MITOCÔNDRIAS
Platídeos e mitocôndrias podem ser alvos;
 Biobalística é o método pr...


Plantas transplastômicas:
 Dicotiledôneas:

Tabaco;
 Batata;
 Tomate;
 Arabidopsis.
 Monocotiledôneas:
 Arroz.

O QUE É ENGENHARIA
GENÉTICA?


Compreende um conjunto de instrumentos não
convencionais com vistas à transferência de inf...
SISTEMAS PARA A
REMOÇÃO DE GENES DE
SELEÇÃO
Plantas com características transgênicas múltiplas
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Geração de plantas transgênicas livres de genes marcadores por métodos
de co-transformação
Remoção do transgene marcador pelos sistemas Cre/lox
EMPREGO COMERCIAL DE
PLANTAS TRANSGÊNICAS
Adoção comercial mais rápida;
 Durante um período de 7 anos:


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Principais culturas transgênicas: soja, milho, algodão
e canola.
CONSIDERAÇÕES SOBRE RISCOS E
BENEFÍCIOS DOS VEGETAIS
TRANSGÊNICOS
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Vantagens:
 Fornece

uma melhor qualidade de aliment...
Tomate transformado com
gene da toxina Bt (direita); a
esquerda (controle)
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Desvantagens:
 Poucos

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 Reagentes dispendiosos;
 Poucos pesquisadores capazes de o...
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BRASIL?
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ROTULAGEM DE
TRANSGÊNICOS
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DECRETO Nº 4.680, DE 24 DE ABRIL DE 2003:
 Revoga

o DECRETO Nº 3.871, de 18 de Julho de 200...
CONCLUSÕES
A tecnologia dos transgênicos não é isenta de
riscos, a exemplo de outras tecnologias atuais na
agricultura;
 ...
Ontem, hoje e
sempre!!!
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Biologia molecular seminário - plantas transgênicas

  1. 1. PLANTAS TRANSGÊNIC AS Patrícia Gomes João Evangelista Laiane Fernanda
  2. 2. INTRODUÇÃO Nos organismos ocorrem mutações gênicas que sofrem a ação da seleção natural;  Há cerca de 10.000 anos o homem iniciou a agricultura;  Domesticação de algumas plantas:   Cevada, trigo, ervilha e lentilhas data de 7.000 anos a.C;  Banana, maçã, batata, milho e outros vegetais datam de 5.000 anos a.C;  Abacaxi, certas hortaliças, morango, seringueira e dendê foram melhorados já na era cristã;
  3. 3. Redescoberta das leis de Mendel no início do século XX;  Melhoramento convencional;  Hibridação introgressiva;  Indução de mutações por agentes mutagênicos químicos ou por radiações;  Muitas metodologias de transformação genética vegetal foram desenvolvidas nas últimas décadas.  Mas a maioria das plantas transgênicas até agora obtidas foi produzida por:   Transformação mediada por agrobactéria;  Transferência direta de DNA para protoplastos;  Aceleração de partículas.
  4. 4. Melhoramento tradicional de plantas Biotecnologia de plantas
  5. 5. TRANSFERÊNCIA DE GENES MEDIADA POR AGROBACTÉRIAS Primeiro método utilizado para gerar plantas transgênicas;  Agrobacterium tumefaciens e a A. rhizogenes;  A Agrobacterium tumefaciens é o agente causador da galha-da-coroa, doença caracterizada pelo crescimento de tumores na junção entre o caule e a raiz;  O T-DNA;  A preparação de uma linhagem de Agrobacterium para ser utilizada como vetor no processo de transformação de plantas inclui duas etapas; 
  6. 6. Na primeira, os oncogenes são deletados, obtendo-se uma linhagem desarmada;  Na segunda, os vetores são preparados de modo que eles irão apresentar apenas as extremidades direita e esquerda e os genes de interesse;  Esse método é utilizado para transformar dicotiledôneas (tabaco, batata, soja etc.). 
  7. 7. Transformação genética mediada por agrobactérias
  8. 8. TRANSFERÊNCIA DIRETA DE DNA PARA PROTOPLASTOS Protoplastos são células que tiveram suas paredes celulares removidas, permanecendo a membrana plasmática;  Os protoplastos são submetidos a tratamentos químicos ou elétricos para absorver DNA ou outras moléculas desejáveis; 
  9. 9. Incorporação de DNA mediada por polietilenoglicol Cátions carregados positivamente:  Unem as moléculas de PEG e DNA aos protoplastos; Ligação do DNA à superfície da célula; A primeira espécie transformada foi o tabaco; Outras dicotiledôneas e monocotiledôneas transformadas através desse método atualmente:  Azevém  Trigo
  10. 10. Incorporação De DNA Promovida Por Eletroporação Os protoplastos são expostos a pulsos elétricos curtos e de alta voltagem, na presença de DNA exógeno; Esse método tem sido utilizado para um número limitado de espécies vegetais; Primeiro cereal transgênico fértil gerado por eletroporação:  Arroz
  11. 11. Transferência direta de DNA para protoplastos por eletroporação
  12. 12. GENÉTICA POR ACELERAÇÃO DE PARTÍCULAS É a introdução de moléculas de DNA em células vegetais intactas, através da utilização de microprojéteis acelerados a alta velocidade;  Qualquer tecido com potencial de regeneração é adequado para a transformação genética através desta técnica; 
  13. 13. Os aparelhos para acelerar as micropartículas podem ter propulsão a ar comprimido, a vapor d’água, a pólvora, a gás hélio ou a eletricidade.  Praticamente todos os vegetais de importância agronômica já foram transformados por esse método;  Adequado tanto para dicotiledôneas como para monocotiledôneas. 
  14. 14. Tubo de aceleração de gás Micropartículas contendo DNA Células-alvo
  15. 15. Transformação genética mediada por biobalística
  16. 16. IMPORTÂNCIA DA CULTURA DE TECIDOS Não é um pré-requisito;  Arabidopsis thaliana mediada por Agrobacterium:   Pode ser obtido pela inoculação direta de plântulas;  Replantio das mesmas no solo;  Seleção sobre plântulas germinadas a partir de sementes geradas de plantas transformadas. Método empregado na maioria dos procedimentos;  Eficiência na transferência do gene, na seleção e na regeneração dos transformantes;  Os MC são preparados a partir de soluções concentradas de macronutrientes, micronutrientes, vitaminas, ferro, e outros aditivos; 
  17. 17. Podem também ser preparados a partir de preparados liofilizados;  Existem vários tipos de meios de cultura: MS, B5 e NN;  O período de cultura in vitro deve ser minimizado.  Preparação do meio de cultura
  18. 18. GENES MARCADORES E GENES REPÓRTERES Uma pequena % de células será estavelmente transformada com qualquer das técnicas;  Genes marcadores e genes repórteres são incluídos na maioria dos procedimentos;  Genes marcadores → conferem resistência ou tolerância a determinados agentes seletivos;  Apenas células que contenham e expressem o gene crescerão normalmente;  Gene aphA2:  Mais usado;  Isolado do transposon Tn5 de E. coli;
  19. 19.  Codifica a enzima aminoglicosídeo 3-fosfotransferase II [APH(3)II];  A APH(3)II inibe antibióticos aminoglicosídicos.  Gene hpt:  Isolado de E. coli;  Codifica a enzima higromicina fosfotransferase (HPT);  Usado em plantas sem resistência a antibióticos aminoglicosídicos, como cevada, aveia e soja. Genes que conferem resistência a herbicidas: csr1, aroA e bar;  Gene crs1:   Isolado de mutantes de A. thaliana;  Codifica uma forma alterada da enzima ácido hidroxiacético sintetase (AHAS);  AHAS é essencial a biossíntese de aminoacidos (valina, leucina, isoleucina).
  20. 20.  Herbicidas derivados de sulfoniluréias e de imidazolinonas inibem a AHAS.  Gene aroA:  Isolado de Salmonella typhimurium resistente a glifosato;  Enzima 5-enolpiruvil-3-fosfochiquimato sintetase (EPSPS):  Rota Biosintética de aminoácidos aromáticos (triptofano e fenilalanina).  O gene codifica uma proteína com menor afinidade ao glifosato.  Gene bar:  Isolado de Streptomyces hygroscopicus;  Codifica a enzima fosfinotricina-N-acetiltransferase (PAT);  PAT inativa o herbicida fosfinotricina.
  21. 21. Genes repórteres → Permitem monitorar a transformação  Deve codificar uma enzima não presente na célula e de fácil evidencia;  Gene gusA:  Mais utilizado;  Isolado de E. coli;  Codifica a β-glicuronidase (GUS);  Detecção da enzima histoquimicamente – precipitado azul. Embrião imaturo de Apricot expressando gene repórter GUS (biolística)
  22. 22. Material de controlo, não co-cultivado Material co-cultivado com A. tumefaciens: a marcação a azul evidencia a transferência do gene repórter
  23. 23.  Desvantagem do gene gusA:  Morte das células no momento da análise.  Genes luc e gfp:  Gene luc codifica a enzima luciferase de Photinus pyralis  Luciferase + ATP → luz verde-amarelada.  Gene gfp codifica a proteína de fluorescência verde (GFP)  GFP absorve luz azul ou UV emitindo luz verde. Planta expressando a luciferase
  24. 24. Microscopia de grãos de pólen fluorescentes (GFP) na antera de uma planta transgênica de Arabidopsis.
  25. 25. INTEGRAÇÃO DO DNA Espera-se que o DNA exógeno seja integrado no genoma receptor por recombinação ilegítima;  Pareamento homólogo entre seqüências curtas, por pequenas deleções no local da inserção;  Ocorrência de síntese de DNA (reparo) em trechos curtos entre a seqüência transferida e a seqüênciaalvo;  DNA de fita simples → transformação por agrobactérias;  DNA de fita dupla → aceleração de partículas e outros; 
  26. 26.  Controle do local de integração no genoma e do número de cópias;  Inclusão de segmentos de homologia com regiões cromos- sômicas;  Espera-se recombinação homóloga → DNA exógeno e região genômica correspondente  Regiões escolhidas → transcrição ativa;  Número de cópias do T-DNA:  Usualmente baixo;  Raramente 12 cópias.
  27. 27. MÉTODOS ALTERNATIVOS DE TRANSFORMAÇÃO GENÉTICA Eletroporação de tecido intactos: Mesmos princípios usados na eletroporação de protoplastos;  Tecidos intactos são usados como alvo;  A parede celular é levemente modificada;  Enzimas (celulases, ligninases e pectinases);  Lipídios polares (lipofectina ou lipofectamina);  Alvos mais adequados:   Embriões zigóticos imaturos;  Culturas embriogênicas.
  28. 28. Microinjeção de DNA: Agulhas microcapilares e microscópios são usados;  Deposição de DNA diretamente nos núcleos de células definidas;  Óvulos fecundados;  Método pouco utilizado → parede celular espessa;  Uma célula por vez;  Freqüência de transformação alta (51%);  Tabaco e canola. 
  29. 29. TRANSFORMAÇÃO GENÉTICA DE PLASTÍDEOS E MITOCÔNDRIAS Platídeos e mitocôndrias podem ser alvos;  Biobalística é o método preferencial;  Cada célula de folha:   100 cloroplastos em média;  100 plastomas em média;  10.000 plastomas além dos genomas mitocondriais.  Vantagens:  Herança materna permite o maior controle da dispersão do gene;  Transcrição e síntese protéica maior;  Controle do local de integração e do número de copias.
  30. 30.  Plantas transplastômicas:  Dicotiledôneas: Tabaco;  Batata;  Tomate;  Arabidopsis.  Monocotiledôneas:  Arroz. 
  31. 31. O QUE É ENGENHARIA GENÉTICA?  Compreende um conjunto de instrumentos não convencionais com vistas à transferência de informação genética de um organismo, seja ele um microrganismo, um vegetal ou um animal, para o outro.
  32. 32. SISTEMAS PARA A REMOÇÃO DE GENES DE SELEÇÃO Plantas com características transgênicas múltiplas poderão ser obtidas pelo processo de retransformação de uma planta já transformada ou pelo cruzamento sexual de diferentes plantas transgênicas que comtenham, cada uma, um gene exógeno.  Tipos de sistema de remoção:   Co-transformação pelo co-cultivo de A. tumefaciens.  Sistema de recombinação sítio-específica, denominado Cre/lox
  33. 33. Geração de plantas transgênicas livres de genes marcadores por métodos de co-transformação
  34. 34. Remoção do transgene marcador pelos sistemas Cre/lox
  35. 35. EMPREGO COMERCIAL DE PLANTAS TRANSGÊNICAS Adoção comercial mais rápida;  Durante um período de 7 anos:  A área global das culturas transgênicas aumentou mais de 35 vezes;  1,7 milhões de hectares em 1996  58,7 milhões de hectares em 2002.  Países que cultivaram plantas transgênicas em ordem decrescente de área foram:
  36. 36.  Principais culturas transgênicas: soja, milho, algodão e canola.
  37. 37. CONSIDERAÇÕES SOBRE RISCOS E BENEFÍCIOS DOS VEGETAIS TRANSGÊNICOS  Vantagens:  Fornece uma melhor qualidade de alimentos;  Melhor teor protéico e proteínas mais completas;  Óleos mais saudáveis;  Arroz com mais carotenos;  Cenouras com mais vitamina C etc.  Plantas mais resistentes a insetos, pragas, herbicidas, metais tóxicos do solo, fungos e amadurecimento precoce;  Aumento da produtividade  Efetiva redução no uso de agrotóxicos;  Redução nos custos de produção, tornando-se assim adequadas para evitar a degradação ambiental.
  38. 38. Tomate transformado com gene da toxina Bt (direita); a esquerda (controle)
  39. 39.  Desvantagens:  Poucos laboratórios têm os equipamentos;  Reagentes dispendiosos;  Poucos pesquisadores capazes de obter organismos transgênicos com toda segurança requerida pela Lei de Biossegurança, fiscalizada pela CTNBio.  Críticas de OGN’s leigas;  Introdução de alergenos em alimentos;  Culturas transgênicas carrearem genes de resistência a antibióticos para o homem ou bactérias do trato intestinal;  Pragas desenvolverem resistência a toxinas produzidas por culturas de GM;  Risco destas toxinas afetarem outros organismos.
  40. 40. O QUE HÁ DE TRANSGÊNICO PLANTADO NO BRASIL? O Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento aprovou as zonas de exclusão para o plantio de algodão transgênico em 21/10/2005;  Até então, somente a soja transgênica era liberada no Brasil;  As suas primeiras variedades de milho GM receberam liberação inicial e aguardam aprovação final para plantio em 2008/09. 
  41. 41. ROTULAGEM DE TRANSGÊNICOS  DECRETO Nº 4.680, DE 24 DE ABRIL DE 2003:  Revoga o DECRETO Nº 3.871, de 18 de Julho de 2001.  Art. 2o : Na comercialização de alimentos e ingredientes alimentares destinados ao consumo que contenham ou sejam produzidos a partir de OGMs, com presença acima do limite de 1% do produto, o consumidor deverá ser informado.  § 2o. O consumidor deverá ser informado sobre a espécie doadora do gene no local reservado para a identificação dos ingredientes.
  42. 42. CONCLUSÕES A tecnologia dos transgênicos não é isenta de riscos, a exemplo de outras tecnologias atuais na agricultura;  Os transgênicos liberados são tão seguros quanto os alimentos convencionais (ou mais);  Há benefícios decorrentes da adoção dos transgênicos;  A sociedade deve estar bem informada. 
  43. 43. Ontem, hoje e sempre!!!

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