AULA 3 (Parte B)_BIOTECNOLOGIA E AGRICULTURA

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Biotecnologia aplicada 
à Agricultura
Profa. Cristina R Fürstenau
Fürstenau CR
Universidade Federal do ABC
Centro de Ciências Naturais e Humanas
Bacharelado em Biotecnologia
Fundamentos da Biotecnologia (NHZ6001-18)
Fürstenau CR
Biotecnologia Agrícola
Técnicas Científicas
Fürstenau CR
Idade Média: tração animal,
moinhos, descanso dos solos,
sistemas de irrigação.
Século XVIII: esterco, rotação
de culturas de gramíneas,
leguminosas e forrageiras.
Século XIX: preocupações com
necessidades nutricionais das
plantas e com doenças dos
cultivos e criações.
1850: comercialização do trigo
híbrido (cruzamentos
seletivos). Mecanização do
campo.
Século XX: trator, substituição
da tração animal e liberação de
espaço para cultivos. Leis de
Mendel → hereditariedade.
Heterose do milho. 1920:
comercialização EUA e
Canadá.
1960: trigo de alto rendimento
e resistente à doenças.
Revolução verde.
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Evolução das Práticas Agrícolas
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1970 – “Revolução Verde”
Norman Borlaug
▪ Conjunto de inovações
biotecnólogicas com o objetivo de
melhorar as práticas agrícolas;
▪ Duplicação da produtividade de
cereais;
▪ Irrigação, mecanização,
fertilizantes e pesticidas;
▪ Nobel da Paz;
▪ Problemas ambientais, sociais e
de saúde → grandes
investimentos para maquinaria,
excesso de produtos químicos.
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1980 – Invasão de agrotóxicos e fertilizantes
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Obtenção de Novas Variedades 
(Melhoramento)
Mutação Gênica e Seleção
Mutações: são mudanças aleatórias no DNA
Aparência, comportamento e fisiologia
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➢ Tipos:
Substituição: troca uma base por outra.
- Mudança de códon → aa diferente
(Ex.: anemia falciforme)
- Mudança de códon → mesmo aa
(Mutações silenciosas)
- Mudança para códon de finalização
(Proteína incompleta e sem função)
Inserção: pares de bases extras inseridos
em novo local no DNA.
(Transposons)
Deleção: remoção de um ou mais pares de
bases do DNA.
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Melhoramento Clássico
Reprodução seletiva entre indivíduos de uma mesma espécie. Mutante
interessante cruzado por várias gerações com um dos tipos parentais, até que este
incorpore as características desejadas.
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TILLING (Targeting induced local lesions) – genética reversa,
utilizando lesões induzidas em alvos localizados no genoma para produzir um
organismo com característica/ função diferente.
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SAM – seleção assistida por marcadores moleculares. Consiste em integrar a
genética molecular com a seleção fenotípica, a partir da procura de alelos
desejáveis indiretamente por meio do uso de marcadores ligados.
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Alterações no Número de Cromossomos
*Colchicina
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Autopoliploidia: duplicação do conjunto cromossômico de uma célula.
Esse processo ocorre dentro das células sem a interferência de genomas
exóticos.
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Alopoliploidia: derivados de hibridação interespecífica ou intergenérica
e, portanto contém genomas de diferentes origens.
Triticale: cereal híbrido 
→ trigo + centeio.
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Engenharia Genética
Incorporação direta de uma construção gênica, proveniente
da mesma espécie (construção cisgênica) ou de uma espécie
distante (construção transgênica).
Organismo 
geneticamente 
modificado
X Transgênico
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Biobalística (direto):
Método de transferência direta de genes em uma célula.
Consiste na aceleração, a velocidade supersônica, de
micropartículas carregando as moléculas de interesse em
direção a um alvo biológico.
Acelerador de partículas com alta
pressão de gás hélio
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Biobalística. Fragmentos de DNA (1) exógeno são aderidos à micropartículas metálicas (2) e (3).
As micropartículas são aceleradas a altíssimas velocidades (~1200 km/h) em direção à célula
vegetal (4). Uma vez dentro da célula, o pH levemente ácido provoca a liberação do DNA
exógeno. Eventualmente, o DNA exógeno se integra ao DNA nuclear. Em meio de cultura
apropriado (5), as células transformadas são selecionadas e regeneradas em plantas transgênicas
(6). FONTE: Zanettini, Maria Helena e Pasquali, Giancarlo (2004).
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Transformação por Agrobacterium (indireto):
Bactérias de solo, do gênero Agrobacterium, associam-se às
plantas causando-lhes tumores. Isto ocorre porque a bactéria é
capaz de inserir seus próprios genes no genoma da planta.
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No Brasil, a
autorização para o
cultivo de plantas
transgênicas é dada
pela Comissão Técnica
Nacional de
Biossegurança
(CTNBio),
definida pela Lei de
Biossegurança como o
órgão multidisciplinar
responsável pelo
controle dessa
tecnologia no país (Lei
11.105/2005, Política de
desenvolvimento da
Biotecnologia; Decreto
6.041/2007).
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✓ Estudar a função de genes
✓ Plantas com características de interesse
agronômico
Resistência a insetos
Resistência a herbicidas
Resistência a fatores ambientais
Resistência a doenças – vírus,
bactérias e fungos
Aumento da eficiência fotossintética
✓ Plantas com características nutricionais
modificadas
✓ Plantas produzindo substâncias de interesse
médico
✓ Plantas como biorreatores
Aplicações da transgenia em plantas:
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Alguns exemplos...
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Resistência a estresse biótico (insetos, vírus, bactérias,
nematoides):
- Resistência a insetos (pestes):
Perda de 15%
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Toxina do Bacillus thuringiensis (Bt):
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Resistência a estresse abiótico (herbicidas, seca, ozônio,
salinidade):
- Resistência a herbicidas:
Gene de resistência ao glifosato:
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Agrobacterium
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Plantas com características nutricionais melhoradas:
Arroz dourado – aumento em 23 vezes na quantidade de β-caroteno:
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Vitamina A
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https://cib.org.br/produtos-aprovados/
Produtos transgênicos aprovados no Brasil:
https://cib.org.br/produtos-aprovados/