Aula Melhoramento Vegetal e Transgênicos 2013.2

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Melhoramento Vegetal, Biotecnologia e
Alimentos Transgênicos
Universidade Federal de Juiz de Fora
Instituto de Ciências Biológicas
Departamento de Botânica
Aula 02
Disciplina: Recursos Vegetais na Alimentação Humana
2013/2
Profa. Ana Paula Gelli de Faria
 Há aproximadamente 200 anos, Thomas Malthus previa o risco do
crescimento populacional suplantar o da produção de alimentos.
POR QUE TAIS PREVISÕES NÃO SE CONCRETIZARAM ATÉ O
MOMENTO ?
Expansão das fronteiras agrícolas + inclusão de novas técnicas e novos
insumos ao sistema produtivo + UTILIZAÇÃO DE ESPÉCIES MELHORADAS
GENETICAMENTE.
Principais objetivos: aumento da produtividade, resistência a pragas e
doenças e melhora da qualidade nutricional dos alimentos.
COMO SE ALIMENTARÁ A POPULAÇÃO EM RÁPIDO CRESCIMENTO?
 Há aproximadamente 200 anos, Thomas Malthus previa o risco do
crescimento populacional suplantar o da produção de alimentos.
POR QUE TAIS PREVISÕES NÃO SE CONCRETIZARAM ATÉ O
MOMENTO ?
Expansão das fronteiras agrícolas + inclusão de novas técnicas e novos
insumos ao sistema produtivo + UTILIZAÇÃO DE ESPÉCIES MELHORADAS
GENETICAMENTE.
Principais objetivos: aumento da produtividade, resistência a pragas e
doenças e melhora da qualidade nutricional dos alimentos.
MELHORAMENTO VEGETAL
 O melhoramento de plantas nasceu com o início da agricultura;
 Sementes de plantas com características desejáveis eram
armazenadas e utilizadas na produção da safra seguinte:
melhoramento de forma subjetiva;
 Neste processo, o homem passou a ser o agente da seleção
(seleção artificial).
 O melhoramento de plantas nasceu com o início da agricultura;
 Sementes de plantas com características desejáveis eram
armazenadas e utilizadas na produção da safra seguinte:
melhoramento de forma subjetiva;
 Neste processo, o homem passou a ser o agente da seleção
(seleção artificial).
Milho modernoFonte: Agência Estado / Arquivo CIB
 Uma das culturas mais modificadas. A mais antiga espiga de milho conhecida data
de aproximadamente 7.000 a.C;
 O teosinto (“alimento dos deuses”) deu origem ao “milho moderno” por meio de um
processo de seleção artificial;
 A partir do teosinto, o homem foi selecionando variações genéticas naturais, que
gradativamente deram origem ao milho domesticado.
MILHO: UM EXEMPLO TÍPICO DE CULTURA MELHORADA DESDE A MAIS
REMOTA ANTIGUIDADE
Teosinto
Milho modernoFonte: Agência Estado / Arquivo CIB
MELHORAMENTO CONVENCIONAL
 Experimentos de Mendel (1900): forneceram as bases para o
entendimento e a manipulação da hereditariedade;
 Os cruzamentos selecionados passaram a ser obtidos com base
científica.
Métodos do melhoramento vegetal convencional
 Explora fontes de variabilidade genética geradas através dos processos
de recombinação gênica e mutação;
 Busca novas combinações genéticas através de cruzamentos sexuais entre
plantas que apresentam as características desejadas (auto-cruzamentos;
cruzamentos entre variedades diferentes de uma mesma espécie ou
cruzamentos entre espécies diferentes gerando híbridos);
 Independente do método, o estoque de variação genética é
determinado pela compatibilidade sexual entre plantas a serem
cruzadas.
 Experimentos de Mendel (1900): forneceram as bases para o
entendimento e a manipulação da hereditariedade;
 Os cruzamentos selecionados passaram a ser obtidos com base
científica.
Métodos do melhoramento vegetal convencional
 Explora fontes de variabilidade genética geradas através dos processos
de recombinação gênica e mutação;
 Busca novas combinações genéticas através de cruzamentos sexuais entre
plantas que apresentam as características desejadas (auto-cruzamentos;
cruzamentos entre variedades diferentes de uma mesma espécie ou
cruzamentos entre espécies diferentes gerando híbridos);
 Independente do método, o estoque de variação genética é
determinado pela compatibilidade sexual entre plantas a serem
cruzadas.
Brassica oleracea L.
Exemplo do resultado da seleção artificial para determinados caracteres
Hortaliças produzidas a partir de uma única espécie de planta
Couve-flor
B. oleracea, grupo Botrytis
Seleção para inflorescência
Couve-de-bruxelas
B. oleracea, grupo Gemmifera
Seleção para gemas laterais
Couve-de-folhas
B. oleracea, grupo Acephala
Seleção paras folhas
Repolho
B. oleracea, grupo Capitata
(Seleção para gemas terminais
aumentadas)
Couve-flor
B. oleracea, grupo Botrytis
Seleção para inflorescênciaBrócolis
B. oleracea, grupo Italica
Seleção para flores e caule
Melhoramento Biotecnológico
 Meados do século XX: biologia molecular e técnicas de engenharia genética
surgiram como ferramentas promissoras no campo do melhoramento vegetal;
 Descoberta de enzimas de restrição e desenvolvimento de vários estudos
através do uso da tecnologia do DNA recombinante;
 Permite a obtenção de novos genótipos transferindo genes entre espécies, que
de outra maneira, seriam incapazes de cruzarem umas com as outras.
Métodos do melhoramento vegetal biotecnológico
 Obter o DNA de interesse de um organismo doador, recombiná-lo com o DNA
de um carregador ou vetor (plasmídio ou vírus) e inserir a nova molécula criada
dentro de células do organismo receptor;
 Assim surgem os transgênicos ou organismos geneticamente modificados
(OGMs): organismos que receberam um ou mais genes de outro organismo e
passam a expressar uma nova característica de especial interesse.
 Meados do século XX: biologia molecular e técnicas de engenharia genética
surgiram como ferramentas promissoras no campo do melhoramento vegetal;
 Descoberta de enzimas de restrição e desenvolvimento de vários estudos
através do uso da tecnologia do DNA recombinante;
 Permite a obtenção de novos genótipos transferindo genes entre espécies, que
de outra maneira, seriam incapazes de cruzarem umas com as outras.
Métodos do melhoramento vegetal biotecnológico
 Obter o DNA de interesse de um organismo doador, recombiná-lo com o DNA
de um carregador ou vetor (plasmídio ou vírus) e inserir a nova molécula criada
dentro de células do organismo receptor;
 Assim surgem os transgênicos ou organismos geneticamente modificados
(OGMs): organismos que receberam um ou mais genes de outro organismo e
passam a expressar uma nova característica de especial interesse.
Como isso é feito?
Enzimas de restrição: reconhecem sequências
específicas (constituídas de um ou vários genes) da
dupla fita de DNA e faz a clivagem em vários
fragmentos.
Plasmídios ou vírus: vetores ou carregadores
dos fragmentos de DNA exógenos
Plasmídios ou vírus: vetores ou carregadores
dos fragmentos de DNA exógenos
Plasmídio + molécula de DNA exógeno = DNA recombinante
Figura: Spaully (Wikimedia Commons)DNA nuclear
Plasmídios
Desenvolvimento de plantas resistentes a insetos.
 Gene da bactéria Bacillus thuringiensis (gene
Bt), codifica uma toxina que mata
especificamente lagartas de borboletas e
mariposas. Este gene foi introduzido em
cultivares de milho (milho YieldGard).
Desenvolvimento de plantas tolerantes a
herbicidas, como o glifosfato.
 O glifosfato, quando aplicado nas culturas,
mata não só as ervas daninhas, como também
as próprias espécies cultivadas, pois bloqueia
uma enzima essencial usada pelas plantas na
produção de alguns aminoácidos.
 Descoberta forma mutante da bactéria
Salmonella, cuja enzima não é bloqueada pelo
herbicida. O gene que codifica para essa
enzima foi transferido para espécies de soja
(soja Roundup).
O QUE JÁ ESTÁ SENDO FEITO ?
Fo
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on
san
to.
com
.br
/...
/oq
ue
/im
age
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Desenvolvimento de plantas resistentes a insetos.
 Gene da bactéria Bacillus thuringiensis (gene
Bt), codifica uma toxina que mata
especificamente lagartas de borboletas e
mariposas.Este gene foi introduzido em
cultivares de milho (milho YieldGard).
Desenvolvimento de plantas tolerantes a
herbicidas, como o glifosfato.
 O glifosfato, quando aplicado nas culturas,
mata não só as ervas daninhas, como também
as próprias espécies cultivadas, pois bloqueia
uma enzima essencial usada pelas plantas na
produção de alguns aminoácidos.
 Descoberta forma mutante da bactéria
Salmonella, cuja enzima não é bloqueada pelo
herbicida. O gene que codifica para essa
enzima foi transferido para espécies de soja
(soja Roundup).
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Soja Roundup
Desenvolvimento de plantas com valor nutricional enriquecido.
 Alteração na via de biossíntese de ácidos graxos foram utilizadas para
diminuir a proporção de gorduras saturadas na soja;
 Batatas com maior teor de amido estão sendo desenvolvidas com objetivo de
levar a uma menor absorção de óleo quando fritas;
 Milho com alto teor de óleo e proteína;
 Introdução na batata de um gene bacteriano capazes de elevar os teores de
aminoácidos, como a lisina, treonina e metionina;
 Sementes de oleaginosas capazes de produzir gordura sólida ou semi-sólida
sem ácidos graxos trans;
 Introdução de genes que expressam fitoferrina e fitase no arroz branco,
visando elevar o conteúdo de ferro nesse alimento
 Uma linhagem de “arroz dourado” foi desenvolvida, possuindo concentrações
significativas de betacaroteno. O mesmo vem sendo testado na canola.
O QUE JÁ ESTÁ SENDO FEITO ?
Desenvolvimento de plantas com valor nutricional enriquecido.
 Alteração na via de biossíntese de ácidos graxos foram utilizadas para
diminuir a proporção de gorduras saturadas na soja;
 Batatas com maior teor de amido estão sendo desenvolvidas com objetivo de
levar a uma menor absorção de óleo quando fritas;
 Milho com alto teor de óleo e proteína;
 Introdução na batata de um gene bacteriano capazes de elevar os teores de
aminoácidos, como a lisina, treonina e metionina;
 Sementes de oleaginosas capazes de produzir gordura sólida ou semi-sólida
sem ácidos graxos trans;
 Introdução de genes que expressam fitoferrina e fitase no arroz branco,
visando elevar o conteúdo de ferro nesse alimento
 Uma linhagem de “arroz dourado” foi desenvolvida, possuindo concentrações
significativas de betacaroteno. O mesmo vem sendo testado na canola.
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Exemplos de OGMs
Narciso silvestre, cujos genes foram utilizados na
transformação do arroz
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Arroz douradoArroz convencional
BIOTECNOLOGIA E SEGURANÇA ALIMENTAR
Potenciais riscos associados a alimentos geneticamente modificados
 Genes de resistência a antibióticos são empregados como marcadores no
desenvolvimento e na seleção de plantas geneticamente modificadas. Dessa
forma, preocupações existem quanto ao risco de transferência desses genes
de resistência a microorganismos que vivem em nosso trato intestinal.
 Potencial alergênico e de toxicidade: o(s) produto(s) do(s) gene(s)
introduzido(s) poderiam afetar alguns indivíduos sensíveis ou até mesmo
causar alergias e intoxicação generalizada em várias pessoas;
 Impactos ambientais.
Potenciais riscos associados a alimentos geneticamente modificados
 Genes de resistência a antibióticos são empregados como marcadores no
desenvolvimento e na seleção de plantas geneticamente modificadas. Dessa
forma, preocupações existem quanto ao risco de transferência desses genes
de resistência a microorganismos que vivem em nosso trato intestinal.
 Potencial alergênico e de toxicidade: o(s) produto(s) do(s) gene(s)
introduzido(s) poderiam afetar alguns indivíduos sensíveis ou até mesmo
causar alergias e intoxicação generalizada em várias pessoas;
 Impactos ambientais.
A QUESTÃO DOS TRANSGÊNICOS NO BRASIL
 CTNBio (Comissão Técnica Nacional de Biossegurança): responsável pelo
estabelecimento de normas técnicas de segurança e pareceres
técnicos referentes à proteção da saúde humana, dos organismos vivos e do
meio ambiente, para atividades que envolvam a construção, experimentação,
cultivo, manipulação, transporte, comercialização, consumo, armazenamento,
liberação e descarte de OGMs e derivados;
Lei de Biossegurança nº 11.105/2005: liberou o plantio de transgênicos e
regulamentou o procedimento para liberação das sementes modificadas no
meio ambiente;
O país tem hoje cerca de 11,5 milhões de hectares plantados com soja e
algodão transgênico, segundo dados do relatório anual do Serviço
Internacional para a Aquisição de Aplicações em Agrobiotecnologia (ISAAA),
obtidos em 2007.
 CTNBio (Comissão Técnica Nacional de Biossegurança): responsável pelo
estabelecimento de normas técnicas de segurança e pareceres
técnicos referentes à proteção da saúde humana, dos organismos vivos e do
meio ambiente, para atividades que envolvam a construção, experimentação,
cultivo, manipulação, transporte, comercialização, consumo, armazenamento,
liberação e descarte de OGMs e derivados;
Lei de Biossegurança nº 11.105/2005: liberou o plantio de transgênicos e
regulamentou o procedimento para liberação das sementes modificadas no
meio ambiente;
O país tem hoje cerca de 11,5 milhões de hectares plantados com soja e
algodão transgênico, segundo dados do relatório anual do Serviço
Internacional para a Aquisição de Aplicações em Agrobiotecnologia (ISAAA),
obtidos em 2007.
ROTULAGEM E COMERCIALIZAÇÃO DOS TRANSGÊNICOS
 No Brasil, a rotulagem de OGMs e seu produtos tornou-se obrigatória por meio do
decreto 4680/2003 (Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento).
 Art. 2°. Na comercialização de alimentos e ingredientes alimentares destinados
ao consumo humano ou animal que contenham ou sejam produzidos a partir
de organismos geneticamente modificados, com presença acima do limite
de um por cento do produto, o consumidor deverá ser informado da natureza
transgênica desse produto.
 No Brasil, a rotulagem de OGMs e seu produtos tornou-se obrigatória por meio do
decreto 4680/2003 (Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento).
 Art. 2°. Na comercialização de alimentos e ingredientes alimentares destinados
ao consumo humano ou animal que contenham ou sejam produzidos a partir
de organismos geneticamente modificados, com presença acima do limite
de um por cento do produto, o consumidor deverá ser informado da natureza
transgênica desse produto.
A Vigilância Sanitária é o
órgão que está a cargo da
fiscalização das rotulagens.
“Após extensiva análise dos fundamentos prós e contras a produção desses alimentos, sob o
enfoque da economia, da proteção ao meio ambiente, da sustentabilidade agrícola e da
proteção da saúde humana, o Plenário do CFN decide por manifestar-se contrário à
comercialização dos alimentos transgênicos. O acompanhamento das descobertas científicas
e das decisões governamentais não só em relação aos alimentos transgênicos, mas sobre o
avanço da biotecnologia alimentar é tarefa permanente do Sistema CFN/CRN, vigilante ao
respeito da legislação brasileira, em especial ao Código de Proteção e Defesa do Consumidor.
A conclusão dos estudos realizados até o momento, aponta para a existência comprovada de
efeitos adversos altamente prejudiciais aos diversos elementos do planeta, principalmente
para os seres humanos. Neste sentido, o CFN, mediante a missão de contribuir para a saúde
da população, entende que alguns benefícios não podem justificar o uso de produtos
potencialmente maléficos, mesmo que para poucos. Neste tempo conclama os nutricionistas
a dirigir suas ações para o esclarecimento técnico da sociedade quanto aos riscos potenciais
na utilização de alimentos transgênicos, afim de instruí-la em defesa dos abusos cometidos
por decisões públicas pautadas em interesses particulares. O papel que o nutricionista
poderá desempenhar neste cenário é fundamental para o crescimento de uma sociedade
saudável no nosso País.”
Conselho Federal de Nutricionistas, 19 de março de 2007
Posicionamento do CFN (Conselho Federal de Nutricionistas)
“Após extensiva análise dos fundamentos prós e contras a produção desses alimentos, sob o
enfoque da economia, da proteção ao meio ambiente, da sustentabilidade agrícola e da
proteção da saúde humana, o Plenário do CFN decide por manifestar-se contrário à
comercialização dos alimentos transgênicos. O acompanhamento das descobertas científicas
e das decisões governamentais não só em relação aos alimentos transgênicos, mas sobre o
avanço da biotecnologia alimentar é tarefa permanente do Sistema CFN/CRN, vigilante ao
respeito da legislação brasileira, em especial ao Código de Proteção e Defesa do Consumidor.
A conclusão dos estudos realizados até o momento, aponta para a existência comprovada de
efeitos adversos altamente prejudiciais aos diversos elementos do planeta, principalmente
para os seres humanos. Neste sentido, o CFN, mediante a missão de contribuir para a saúde
da população, entende que alguns benefícios não podem justificar o uso de produtos
potencialmente maléficos, mesmo que para poucos. Neste tempo conclama os nutricionistas
a dirigir suas ações para o esclarecimento técnico da sociedade quanto aos riscos potenciais
na utilização de alimentos transgênicos, a fim de instruí-la em defesa dos abusos cometidos
por decisões públicas pautadas em interesses particulares. O papel que o nutricionista
poderá desempenhar neste cenário é fundamental para o crescimento de uma sociedade
saudável no nosso País.”
Conselho Federal de Nutricionistas, 19 de março de 2007