Levantamento de Dados e
Referências com Vistas a Definições
de Isolamento de Experimentos com
Plantas Transgênicas de Eucalyptus
Giancarlo Pasquali
Centro de Biotecnologia
e Instituto de Biociências
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
E. grandis
E. globulus
E. pellita
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
E. saligna
 Gene ?
 Planta ?
 Ambiente ?
 Prática agrícola/silvícola ?
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
 Gene ?
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
OGMs para a Produção de Celulose ou Madeira
Transgenes
Tolerância/resistência a herbicidas
Resistência a insetos e nematóides
Resistência a patógenos virais, bacterianos ou fúngicos
Tolerância a estresse hídrico
Tolerância ao frio
Tolerância à salinidade
Alteração da taxa de crescimento
Qualidade da madeira
- Ligninas
- Polissacarídeos
- Fibra (morfologia, densidade)
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
Biossíntese de ligninas
& Transgenia
CAD – álcool cinamílico desidrogenase
4CL - 4-cumarato:CoA ligase
C3H - p-cumarato 3-hidroxilase (??)
C4H - cinamato 4-hydroxilase
CCoAOMT - cafeoil-CoA o-metiltransferase
CCR - cinamoil-CoA redutase
COMT – ácido caféico o-metiltransferase
HCT - p-hidroxicinamoil-CoA: cinato-chiquimato
p-hidroxicinamoiltransferase (??)
F5H - ferulato 5-hidroxilase
PAL - fenilalanina amônia-liase
SAD - álcool sinapílico desidrogenase
Fatores de transcrição (LIM, MYB)
Proteínas sinalizadoras
Boerjan et al. (2003)
Annu. Rev. Plant Biol. 54: 519-546
OGMs para a Produção de Celulose ou Madeira
Escolha dos transgenes e regulação da expressão:
Melhor nível para a prevenção de “acidentes”
Tolerância e Resistência
X
Qualidade da Madeira
Questão fundamental:
A expressão transgênica irá afetar a adaptabilidade e a capacidade
competitiva, aumentando a invasividade ou a “agressividade” no
ambiente? Resposta dependerá de modelagens e experimentos a campo
Farnum et al. (2007) - Tree Genetics & Genomes 3:119-133
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
OGMs para a Produção de Celulose ou Madeira
Alterações da qualidade da madeira
- Redução de ligninas e/ou aumento dos teores de celulose
- maior eficiência de produção de celulose e papel
- menor poluição ambiental decorrente do processamento industrial
- maior fixação de carbono em virtude da mais rápida renovação de florestas
- menor necessidade de energia derivada de petróleo
Farnum et al. (2007) - Tree Genetics & Genomes 3:119-133
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
Biossegurança e VGMs
GURTs (“Tecnologias de Restrição de Uso Genético”)
= tecnologias de verdadeira contenção ou confinamento genético
Lei 11.105 / 2005
Restrição a GURTs
Farnum et al. (2007) - Tree Genetics & Genomes 3:119-133
Finstad et al. (2007) - Tree Genetics & Genomes 3:135-139
 Planta ?
 Ambiente ?
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
Polinização
Eucalyptus – insetos (e pássaros)
> 600 espécies > 3.000 híbridos
Eucalyptus cordata
Eucalyptus ovata
Eucalyptus vernicosa
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
A distância mediana de busca por alimento foi de 6,1 km, com média de 5,5 km.
- 10% das abelhas buscaram alimento a um raio de 0,5 km da colméia;
- 50% das abelhas buscaram alimento a um raio de 6,0 km da colméia;
- 25% das abelhas buscaram alimento a um raio de 7,5 km da colméia;
- 10% das abelhas buscaram alimento a um raio de 9,5 km da colméia;
OGMs para a Produção de Celulose ou Madeira
Eucalyptus
AMBIENTE
Brasil: Ausência de espécies nativas sexualmente compatíveis
Mundo: Oceania (Eucalyptus)
Maior vetor de sementes de importância econômica:
Homo sapiens sapiens “spertus”
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
Produção de Mudas de Eucalytpus
Clones X Sementes
• Anuário Estatístico 2007 da Associação Brasileira de
Produtores de Florestas Plantadas (ABRAF)
• Relatório da Sociedade Brasileira de Silvicultura (SBS),
Novembro de 2006
• Florestas derivadas de sementes são plantadas,
principalmente, por pequenos agricultores na forma de
fomento e arrendamento (ABRAF, pág. 31). Os
fomentados, incentivados por empresas, correspondem
a 23,5% do total (SBS, pag. 33).
• Tanto fomentados como agricultores que arrendam
terras estão, cada vez mais, trocando mudas derivadas
de sementes por mudas clonadas.
22%
Fluxo gênico: problema para as culturas de árvores não
transgênicas e também para as transgênicas – tendência à
diluição do efeito transgênico.
dispersão de propágulos
Fluxo gênico
+
adaptabilidade
Farnum et al. (2007) - Tree Genetics & Genomes 3:119-133
Produção de pólen
viável

Alcance de flores
receptivas

Sucesso na
fertilização

Desenvolvimento de
sementes viáveis

Sucesso na
germinação

Sobrevivência do
vegetal
Alogamia
X
Autogamia
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
 Prática agrícola/silvícola ?
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
Tecnologias para o Melhoramento de Eucalyptus
Cruzamentos controlados
Testes de progênies
Seleção de árvores-elite
Marcadores moleculares em
apoio ao melhoramento
Plantios clonais de alta produtividade
D. Grattapaglia – CENARGEN/EMBRAPA
Clonagem de árvores-elite
Assis T.F., Warburton P., Harwood C.
Artificially induced protogyny: an
advance in the controlled pollination
of Eucalyptus. Australian Forestry 68:
27-33 (2005)
Flores em fase de abertura –
flores protândricas
Corte e exposição de estigma
Produção de sementes
Polinização diretamente no estigma
Frutos em desenvolvimento
Pomar Indoor - Hibridação em Larga Escala
Indução de Florescimento + Métodos de Polinização
Assis et al. (2005) Eucalyptus. Australian Forestry 68: 27-33
Processo Silvicultural de Produção Comercial de Eucalyptus
Mudas clonais: mudas derivadas de (macro)estaquia ou de micropropagação in vitro
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
Processo Silvicultural de Produção Comercial de Eucalyptus
Mudas clonais: mudas derivadas de (macro)estaquia ou de micropropagação in vitro
Polinização cruzada entre clones
= autopolinização
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
- A eliminação de plantas espontâneas é prática convencional nos maciços de Eucalyptus;
- Folhagem e cascas são removidas ainda no campo e deixadas para incorporação ao solo;
- Novas mudas clonais são plantadas entre “tocos” em menos de um ano;
- As toras são transformadas em serragem e “cozidas” a 150 oC em presença de álcali.
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
Zona de amortecimento (buffer)
área livre
Linacre & Ades (2007) – Ecological Modelling 179: 247-257
Linacre & Ades (2007) – Ecological Modelling 179: 247-257
- Sistema diplóide, dois alelos, um locus;
- Idêntica adaptabilidade entre VGM (GG) e VñGM (gg);
- Modelo de 10 x 10 árvores, cada uma com copa de 10 m de diâmetro (100
m2) – Diferentes distâncias de amortecimento entre GM e ñ-GM;
- Períodos 30-100 anos – permitindo geração e floração de progênies;
- Taxas de autopolinização e polinização cruzada foram consideradas em
função das distâncias entre indivíduos;
- Mortalidade e distúrbios – remoção e substituição aleatória de indivíduos;
- Dispersão de pólen: todas as árvores são igualmente férteis – 2 cenários
de dispersão de pólen: 4% e 25% de autopolinização;
- Dispersão normal de sementes: 2X altura das árvores (~2 x 25 m = 50 m)
Cremer (1966) Australian Forestry 30: 33-37
Cremer (1977) Australian Forestry Research 7: 228-228
- Competição entre plântulas – não há seleção e determinação do genótipo
será meramente definido pelo número de sementes na unidade de espaço.
Linacre & Ades (2007) – Ecological Modelling 179: 247-257
CONCLUSÕES
Pólen de Eucalyptus
- Dispersão por insetos (> 95% Apis mellifera).
- Distâncias de polinização mediada por abelhas variam muito
conforme raças de abelhas e espécies vegetais, bem como
em virtude da geografia e clima.
- Diferentes artigos documentam distâncias máximas de
migração em relação à colméia variando de 1 a 10 km.
- Não há relatos de distâncias de polinização de Eucalyptus
por abelhas nos ambientes brasileiros.
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
Sementes de Eucalyptus
- Em condições naturais, a germinação de sementes e a
sobrevivência de plântulas é muito baixa. A prática
silvícula auxilia a eliminação de excepcionais mudas
espontâneas.
- A dispersão de sementes é restrita às proximidades das
árvores genitoras.
1 mm
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
Eucalyptus delegatensis
Eucalyptus coccifera
Recomendações: Liberações Planejadas no Meio
Ambiente de Eucalyptus GM
- Áreas experimentais cercadas por plantios comerciais de Eucalyptus
não necessitarão de bordaduras, desde que uma zona mínima de
amortecimento (100 m) seja garantida, com ou sem árvores nesta zona.
- O proponente deverá garantir a eliminação das árvores comerciais do
entorno conforme procedimentos silvícolas e industriais, não coletando ou
armazenando sementes destas;
- O proponente deverá estabelecer um raio de monitoramento mínimo de
100 m para a (avaliação e) eliminação de plantas espontâneas;
- Para que o monitoramento possa ser garantido, toda a área
experimental deverá estar circunscrita à propriedade do proponente.
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
Recomendações: Liberações Planejadas no Meio
Ambiente de Eucalyptus GM (continuação)
- O proponente deverá garantir a distância mínima de 1 km em relação a
pomares abertos de sementes.
- O proponente deverá garantir a distância mínima de 1 km em relação a
áreas (colméias) de apicultura comercial ou doméstica.
- Áreas experimentais localizadas fora de plantios comerciais deverão ser
circundadas por bordaduras de 15 m (pelo menos 5 linhas) de Eucalyptus
em idade superior às plantas sob avaliação. Todas as demais
recomendações deverão ser seguidas.
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
Recomendações: Liberações Planejadas no Meio
Ambiente de Eucalyptus GM (continuação)
- A autorização para Liberação Planejada no Meio Ambiente de
Eucalyptus GM para a resistência a insetos poderá ser realizada após
comprovação, pelo proponente, da inocuidade da atividade inseticida
sobre insetos polinizadores como Apis mellifera.
- Experimentos com Eucalyptus GM contendo gene(s) capaz(es) de
aumentar vantagens adaptativas deverão ter áreas de isolamento e
monitoramento, bem como bordaduras, ampliados. Estas áreas deverão
ser definidas ou aprovadas pela CTNBio conforme o(s) gene(s),
ambiente(s) e as práticas experimentais propostas.
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
900 m
.........
Zona de Monitoramento
100 m
100 m
OGM
100 m
900 m
.........
Pomares
Sementes
Área de
Apicultura
100 m
Área de Plantio Comercial de Eucalyptus
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
Área de
Apicultura
900 m
.........
100 m
Pomares
Sementes
900 m
.........
Zona de Monitoramento
100 m
100 m
OGM
100 m
900 m
.........
Pomares
Sementes
Área de
Apicultura
Bordadura (15 m)
100 m
Área Experimental fora de
Plantios Comerciais de Eucalyptus
G.Pasquali – CBiot/UFRGS
Área de
Apicultura
900 m
.........
100 m
Pomares
Sementes