Transgênese em Plantas

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Transgênese 
em Plantas
Prof. Dr. Vanildo Silveira
LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA
CBB/UENF
vanildo@uenf.br
Unidade de Biologia Integrativa – P8
RAMAL 86082 1 2
Transgênicos....
Transgenia: É a inserção de um gene no genoma de um organismo
através da técnica da engenharia genética, resultando em
organismos transgênicos, também chamados de Organismos
Geneticamente Modificados (OGMs) visando a obtenção de novas
características ou aumentar a expressão características já
existentes.
“Organismo cujo genoma foi alterado pela 
introdução de DNA exógeno”. 
A transgenia permite a modificação do genótipo de um
organismos por introdução de novos genes sem o processo
de polinização.
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TRANSGÊNESE EM PLANTAS
Objetivos: 
� Aumento da produtividade.
� Produção de de híbridos inter-específicos.
� Modelo para estudo de processos fisiológicos
� Introdução de genes de interesse agronômico visando a 
resistência a pragas, herbicidas e vírus
� Produção de compostos utilizados na indústria 
farmacêutica 
� Melhoramento da qualidade nutricional dos alimentos
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Como construir o gene?
Promotor Seqüência que codifica
a proteína de interesse
Termi-
nação
Determina, quando 
e onde o gene será 
ativado.
Determina a seqüência 
da proteína.
Determina 
o fim do 
gene
Ferramentas:
Enzimas de restrição DNA Ligase
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Transferência de genes de Agrobacterium 
tumefaciens para o genoma vegetal
Célula vegetal
Inserção no 
cromossomo
Agrobacterium tumefaciens
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Discos removidos de 
de folhas de tabaco
Discos incubados com Agrobacterium 
contendo genes de interesse, por 24 h
Meio de seleção 
só permite 
proliferação de 
células 
transgênicas
calo
Meio para 
indução de 
brotos
broto
Meio para 
indução de 
raizes
Plantas adultas contém 
os genes de interesse 
originalmente presentes 
em Agrobacterium
Transformação genética com Agrobacterium
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Biobalística
= biolística = bombardeamento de partículas
• Descrita inicialmente por Sanford et al. (1987)
• Aceleração de micropartículas que atravessam a parede 
celular e membrana plasmática, de forma não letal
• As micropartículas estão cobertas de moléculas de DNA 
ou RNA, as quais são levadas para o interior da célula.
• Para todos os tipos de plantas
• Maior sucesso com meristemas
• Possibilidade de transferência de genes para organelas 
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Biobalística
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Vocês sabem qual o cenário do uso de 
Plantas Transgênicas? 
Soja Roundup Ready®
• O gene Roundup Ready®, é um dos genes mais utilizados na
transformação gênica em plantas. O gene também é
conhecido como cp4-epsps e confere às plantas a tolerância
à aplicação, em pós-emergência, de herbicidas à base da
molécula de glifosato como o herbicida Roundup Ready®.
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Soja Roundup Ready®
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Soja Roundup Ready®
• Esse gene foi isolado de uma bactéria chamada
Agrobacterium spp encontrada em um tanque de efluentes
em uma fábrica de produção do glifosato.
• A introdução do gene cp4-epsps nas plantas de soja se deu
pelo processo de biobalística, onde segmentos de DNA
dessa bactéria foram introduzidos nas células vegetais.
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Soja Roundup Ready®
• A molécula de glifosato age na planta através do bloqueio da
enzima 5-enolpiruvato- shiquimato-3-fosfato sintase
(EPSPS), que faz parte da via de biossíntese de
aminoácidos aromáticos essenciais para o desenvolvimento
da planta. Quando essa enzima é bloqueada, a via
metabólica é interrompida e, pela falta de aminoácidos, a
planta morre.
• No caso da cp4-epsps, o glifosato não consegue bloqueá-la
e, assim, a via metabólica não é interrompida e as plantas
se desenvolvem normalmente.
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Milho Bt
Existem, no mercado internacional, três marcas de milho Bt para o controle
de lagartas de lepidópteros: YieldGard® CB (também conhecido como
MaisGard®, MaizGard®) da Monsanto; Agrisure® CB da Syngenta; e
Herculex® I desenvolvido pela Dow AgroSciences em conjunto com a
Pioneer®. Os dois primeiros contêm a proteína Cry1Ab e, o último, a
proteína Cry1F e todos têm como alvo as lagartas de lepidópteros.
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Genes Bt
• São genes específicos de Bacillus thuringiensis que levam à
produção de proteínas tóxicas a determinadas ordens de insetos.
Estas proteínas são chamadas de proteínas cristal (com a
denominação Cry).
• Da forma como são produzidas pelas bactérias, estas proteínas
são inócuas porque a parte inseticida está fechada por duas
cadeias protéicas. Para liberar o núcleo inseticida é necessário que
a proteína, em forma de cristal, seja primeiramente ingerida para
depois, em ambiente alcalino, ser quebrada em pontos específicos
que liberam este núcleo ativo.
• No sistema digestivo de humanos e animais superiores o ambiente
é ácido e a proteína é completamente degradada em minutos.
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Genes Bt
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Milho Bt
milho Bt milho selvagem
suscetíveis a broca 
do milho européia
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MILHO Bt
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Algodão Bt
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Possíveis interferências dos OGMs
com o meio ambiente
1) Transferência não desejada de transgenes via cruzamento
(transferência vertical)
• Polinização de uma planta silvestre através de um pólen de uma planta
transgênica
• Polinização de uma planta cultivada não transgênica através de um
pólen de uma planta transgênica
2) Transferência não desejada de transgenes para bactérias do solo
(transferência horizontal)
• DNA vegetal, incluindo o transgene, é liberado para o solo. Há
possibilidade de transformação natural de bactérias.
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3) Desenvolvimento de patógenos resistentes à toxina Bt
• Genes que codificam toxinas da bactéria do solo Bacillus thuringiensis
foram introduzidas em plantas, que se tornaram resistentes a insetos
praga.
• Preocupação: seleção e/ou desenvolvimento de insetos que
superaram este mecanismo de resistência, se tornando resistentes a
Bt.
4) Ação não desejada de toxinas sobre organismos não alvos
• Preocupação que outros insetos (não pragas) serão ameaçados, ou
organismos que se alimentam destes insetos.
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Losey et al. (1999) Transgenic pollen harms monarch
larvae. Nature 339, 214.
Larvas da borboleta monarca (Danaus plexippus) foram prejudicadas
quando consumiram folhas de Asclepias curassavica as quais foram
cobertas de pólen de milho transgênico (Bt) (em laboratório).
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Felke et al. (2002) Laboratory studies on the effects of pollen 
from Bt-maize on larvae of some butterfly species. J. Appl. 
Entomol. 126, 320-325.
Consumo médio Taxa de mortalidade
Plutella xylostella 24
Marvier et al. (2007) A Meta-Analysis of Effects of Bt Cottonand Maize
on Nontarget Invertebrates. Science 316, 1475 (2007). 12/06/2007.
Controle com 
aplicação de 
inseticida
Controle sem aplicação de 
inseticida
“Culturas transgênicas de milhoBt e algodãoBt tem maior populações de espécies inseto
não-alvo do que em locais com plantações comuns tratadas com pesticidas. No entanto,
nas áreas com transgênicos, o número destes insetos não-alvo é significativamente menor
do que em zonas de cultivo que não recebem inseticidas”.
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Duke, S. O. (2015), Perspectives on transgenic, herbicide-resistant
crops in the United States almost 20 years after introduction. Pest.
Manag. Sci., 71: 652–657. doi: 10.1002/ps.3863
Duke, S. O. (2015), Perspectives on transgenic, herbicide-resistant
crops in the United States almost 20 years after introduction. Pest.
Manag. Sci., 71: 652–657. doi: 10.1002/ps.3863
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Fonte: James, Clive. 2014. Global Status of Commercialized Biotech/GM 
Crops: 2014. ISAAA Brief No. 49. ISAAA: Ithaca, NY. http://www.isaaa.org/28
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