1. PLANTAS
TRANSGÊNIC
AS
Patrícia Gomes
João Evangelista
Laiane Fernanda

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. 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. Melhoramento tradicional de plantas
Biotecnologia de plantas

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. 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. Transformação genética mediada por agrobactérias

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. 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. 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. Transferência direta de DNA para protoplastos por eletroporação

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. 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. Tubo
de aceleração de
gás
Micropartículas
contendo DNA
Células-alvo

15. Transformação genética mediada por biobalística

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. 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. 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.  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.  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. 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. Material de controlo, não co-cultivado
Material
co-cultivado
com
A.
tumefaciens: a marcação a azul
evidencia a transferência do gene
repórter

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. Microscopia de grãos de pólen fluorescentes (GFP) na antera de uma planta
transgênica de Arabidopsis.

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. 
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. 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. 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.


30. 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.

31. 
Plantas transplastômicas:
 Dicotiledôneas:
Tabaco;
 Batata;
 Tomate;
 Arabidopsis.
 Monocotiledôneas:
 Arroz.


32. 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.

33. 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

34. Geração de plantas transgênicas livres de genes marcadores por métodos
de co-transformação

35. Remoção do transgene marcador pelos sistemas Cre/lox

36. 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:

37. 
Principais culturas transgênicas: soja, milho, algodão
e canola.

38. 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.

39. Tomate transformado com
gene da toxina Bt (direita); a
esquerda (controle)

40. 
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.

41. 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.


42. 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.

44. 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.


47. Ontem, hoje e
sempre!!!