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Transformacao de Plantas

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Text of Transformacao de Plantas

  • ISSN 1517 - 5111

    Dezembro, 2003 102

    Transformao de Plantas

    Ministrio da Agricultura,

    Pecuria e Abastecimento

  • Documentos 102

    Transformao de Plantas

    Planaltina, DF2003

    ISSN 1517-5111

    Dezembro, 2003Empresa Brasileira de Pesquisa AgropecuriaEmbrapa CerradosMinistrio da Agricultura, Pecuria e Abastecimento

    Solange Rocha Monteiro de Andrade

  • Exemplares desta publicao podem ser adquiridos na:

    Embrapa CerradosBR 020, Km 18, Rod. Braslia/FortalezaCaixa Postal 08223CEP 73310-970 Planaltina - DFFone: (61) 388-9898Fax: (61) 388-9879htpp\[email protected]

    Comit de Publicaes

    Presidente: Dimas Vital Siqueira ResckEditor Tcnico: Carlos Roberto SpeharSecretria-Executiva: Nilda Maria da Cunha Sette

    Superviso editorial: Jaime Arbus CarneiroReviso de texto: Jaime Arbus Carneiro

    Maria Helena Gonalves TeixeiraNormalizao bibliogrfica: Shirley da Luz SoaresEditorao eletrnica: Jussara Flores de OliveiraIlustraes: Chaile Cherne Soares EvangelistaCapa: Chaile Cherne Soares EvangelistaEditorao eletrnica: Jussara Flores de Oliveira

    Wellington CavalcantiImpresso e acabamento: Divino Batista de Souza

    Jaime Arbus Carneiro

    Impresso no Servio Grfico da Embrapa Cerrados

    1a edio1a impresso (2003): tiragem 100 exemplares

    Todos os direitos reservados.A reproduo no-autorizada desta publicao, no todo ou emparte, constitui violao dos direitos autorais (Lei n 9.610).

    CIP-Brasil. Catalogao na publicao.Embrapa Cerrados.

    Embrapa 2003

    Andrade, Solange Rocha Monteiro de.

    Transformao de plantas / Solange Rocha Monteiro de Castro. Planaltina, DF : Embrapa Cerrados, 2003.

    28 p. (Documentos / Embrapa Cerrados, ISSN 1517-5111; 102)

    1. Melhoramento vegetal. 2. Transformao de plantas.3. Transformao gentica. I. Ttulo. II. Srie.

    631.5233 - CDD 21

    A553t

  • Autora

    Solange Rocha Monteiro de AndradeBil., Doutora em Gentica e Melhoramento de PlantasEmbrapa [email protected]

  • Apresentao

    A transformao de plantas uma ferramenta com alto potencial para aplicao

    no melhoramento vegetal e em outras reas, como na medicina e na nutracutica.

    Os mtodos de transformao permitem a obteno de cultivares com novas

    caractersticas, nem sempre possveis de serem alcanadas por mtodos

    convencionais.

    Alguns exemplos de cultivares com essas caractersticas so o milho e o algodo

    Bt, resistentes aos insetos; a soja RR, tolerante ao herbicida glifosato; o arroz

    dourado, com maior contedo de -caroteno, visando diminuir a deficincia devitamina A. Todos esses materiais j esto disponveis aos produtores.

    Entretanto, as pesquisas continuam e novos transgnicos esto sendo

    desenvolvidos contendo outras caractersticas como melhoria da qualidade

    nutricional e produo de biofrmacos.

    A polmica a respeito das plantas transgnicas ocorre, principalmente, devido ao

    desconhecimento da populao sobre o assunto. A publicao de documentos

    relativos a transgnicos evidenciando os mtodos e suas aplicaes

    fundamental para informar a populao e diminuir essa polmica. A Embrapa,

    com a publicao dos livros Cultura de Tecidos e Transformao Gentica de

    Plantas, tem ajudado nesse sentido. No entanto, ainda existe a necessidade de

    publicaes de carter mais bsico, visando atingir o pblico leigo, mas curioso

    sobre o assunto.

  • Esta publicao teve como objetivo apresentar os conceitos bsicos da

    transformao de plantas, explicando cada um deles de forma clara e concisa,

    alm de descrever cada etapa do processo, sua aplicao e a utilizao de

    transgnicos no mundo.

    Roberto Teixeira AlvesChefe-Geral da Embrapa Cerrados

  • Sumrio

    Introduo .................................................................................... 9

    Etapas da Transformao .............................................................. 10

    Identificao, clonagem e isolamento do gene ............................... 10

    Mtodos de Transformao ........................................................... 13

    Transformao indireta ............................................................. 13

    Transformao via Agrobacterium .......................................... 13

    Transformao direta ............................................................... 16

    Biolstica ............................................................................ 16

    Eletroporao ..................................................................... 19

    Outras metodologias ............................................................ 20

    Microinjeo....................................................................... 20

    Transformao de Plen ....................................................... 21

    Lipossomos ........................................................................ 21

    Histrico da Comercializao de Transgnicos no Mundo ..................... 21

    Aspectos Futuros ......................................................................... 23

    Referncias Bibliogrficas .............................................................. 23

    Abstract .................................................................................... 28

  • Transformao de PlantasSolange Rocha Monteiro de Andrade

    Introduo

    Durante sculos o homem, por meio de cruzamentos intra-especficos, vem

    manipulando geneticamente plantas para obter cultivares com caractersticas

    superiores aos genitores. No entanto, os mtodos convencionais de

    melhoramento apresentam limitaes como a ligao gnica, a incompatibilidade

    sexual, alm de longos perodos de seleo para a obteno da expresso da

    caracterstica desejada. O desenvolvimento de mtodos de transformao gerou

    possibilidades de grandes avanos no melhoramento vegetal, pois, oferece a

    oportunidade de introduzir genes de origem vegetal, animal ou microrganismo

    em cultivares elites, quebrando barreiras interespecficas impossveis no mtodo

    convencional, diminuindo o efeito das ligaes gnicas e o tempo de obteno

    de novas cultivares.

    A transformao gentica a transferncia controlada de genes para o genoma

    de um organismo vivo por via no sexual (TORRES et al., 2000). Pode-se

    definir plantas transgnicas como aquelas que apresentam genes diferentes do

    genoma original obtidos por tcnicas de engenharia gentica (GANDER;

    MARCELLINO, 1997; TORRES et al., 2000). A obteno de plantas

    transgnicas abre novo caminho a ser explorado no melhoramento vegetal e

    tambm permite estudos de desenvolvimento e crescimento vegetal,

    metabolismo, bioqumica, regulao e expresso de genes. As plantas

    michelleTORRES et al., 2000).

    michelleGANDER;MARCELLINO, 1997;

    michelleTORRES et al., 2000).

  • 10 Transformao de Plantas

    transgnicas podem ser utilizadas para extrao de produtos medicinais, vacinas

    transgnicas e produo de anticorpos e metablitos de interesse especfico

    (BRASILEIRO; DUSI, 1999).

    As etapas de transformao consistem na identificao do gene de interesse, seu

    isolamento e clonagem, introduo em clulas ou tecidos vegetais, seleo in

    vitro de clulas transformadas, regenerao de plantas transgnicas, anlisesmoleculares, avaliao em casa de vegetao e campo (Figura 1). Embora a

    manipulao do DNA abra diversas frentes para o melhoramento, vrios fatores

    podem afetar o sucesso da obteno das plantas transformadas, como: a

    integrao do DNA no genoma hospedeiro, a expresso, a herana e a

    estabilidade desse DNA exgeno; problemas de regenerao do explante;

    disponibilidade de genes de interesse e aspectos relacionados biossegurana

    (BRASILEIRO; DUSI, 1999).

    Existem diversos mtodos de transformao, porm, a escolha depende da

    espcie a ser transformada, do tipo de explante utilizado (clula, tecido,

    protoplastos), da capacidade de regenerao do explante, da disponibilidade de

    materiais. Entre os principais mtodos esto:

    1) transformao mediada por Agrobacterium;

    2) biolstica;

    3) eletroporao.

    Etapas da Transformao

    Identificao, clonagem e isolamento do geneA identificao e a localizao de genes de interesse na agricultura so um dos

    entraves para a obteno de transgnicos. Programas de seqenciamento de

    genomas de diversas espcies vegetais, animais e microrganismos tm sido

    realizados em todo o mundo com o intuito de identific-los. No entanto, ainda

    pequeno o conhecimento dos genes relacionados ao aumento de produtividade,

    resistncia a estresses biticos e abiticos, qualidade nutricional e outras

    caractersticas de interesse.

    michelleBRASILEIRO; DUSI, 1999).

    michelleFigura 1).

    michelleBRASILEIRO; DUSI, 1999).

  • 11Transformao de Plantas

    Figura 1. Etapas da transformao: Identificao dos genes, isolamento, clonagem,

    transformao gentica e avaliao da transformao.

    Identificao do gene

    de interesse

    Isolamento

    Clonagem Enzimas derestrio

    Insero dogene

    Multiplicaodo gene

    Transformao

    Testes finais

    Bactria incubadacom clulas vegetais

    Transferncia do gene para o

    genoma da planta

    insero do gene no plasmdio Ti

    DNA adsorvido emMicropartculas

    Clulas bombardeadase insero do gene

    no genoma da planta

    Clulas selecionadas para o transgene

    Clulas transformadas selecionadas por

    um marcador

    Anlises moleculares

    Anliseda prognie

    Planta transgnicaregenerada de uma clula transformada

    Replicao do gene

    AgrobacteriumA

    BombardeamentoB

    Seleo das clulas contendo o transgene

    C