Sala Especializada 12: Uso da seleção genômica e dos marcadores moleculares no algodoeiro
USO DE MARCADORES MOLECULARES NA INTROGRESSÃO E CONTROLE DE EVENTOS GM
Leonardo Bitencourt Scoz1
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Instituto Matogrossense do Algodão-IMAmt ([email protected])
Já faz mais de uma década que os cultivos transgênicos (GM) vêm sendo adotados pelos os
produtores brasileiros que plantam algodão, milho e soja, e pelo que tudo indica essa adoção será
ampliada a cada safra, uma vez que as plantas GM possibilitam uma maior praticidade de cultivo,
auxiliam no controle de pragas e são peça chave de sistemas que objetivam o aumento de
produtividade com maior sustentabilidade. Tal tecnologia GM pode ser basicamente caracterizada
pelo processo de transferência de qualquer gene exógeno, de uma bactéria de solo, por exemplo,
para o genoma da planta através de metodologias de transformação genética. Desta forma a planta
geneticamente transformada passa a produzir e acumular a proteína bacteriana em seus tecidos, o
que confere uma nova caraterística fenotípica. Ou seja, se a proteína bacteriana possui uma
caraterística inseticida a planta transgênica passará a ser tóxica à determinada praga, assim como a
planta será tolerante aos herbicidas caso a proteína bacteriana possua características de não se
ligar ou degradar compostos fitotóxicos que compõe o princípio ativo destes produtos. Através
deste sistema de transformação genética foram e são desenvolvidos diversos eventos transgênicos,
sendo cada um deles constituído por uma inserção particular e irreproduzível de um gene exógeno
no genoma da planta. Habitualmente após o seu desenvolvimento os mesmos são selecionados
quanto a sua funcionalidade, segurança para o consumidor, impossibilidade de impactos
ambientais negativos e então liberados comercialmente conforme o sistema regulamentar de cada
país.
No Brasil a liberação comercial destes eventos precisa ter o aval da Comissão Técnica
Nacional de Biossegurança (CTNBio). Neste contexto, a primeira liberação da CTNBio para o
algodão foi o evento MON531 conhecido comercialmente como Bollgard I®. Este evento,
desenvolvido pela Monsanto e aprovado em 2005, expressa o gene modificado cry1Ac que codifica
a endotoxina derivada da bactéria de solo Bacillus thurgienses, ou Bt como é conhecido
popularmente. Esta proteína possui ação específica para insetos da ordem Lepidóptera e não possui
ação contra outros gêneros ou diferentes espécies de organismos. Posteriormente, em 2008 foram
aprovados os primeiros eventos com tolerância a herbicidas como LLcotton25® e Roundup Ready®
(MON 1445). O primeiro deles foi desenvolvido pela Bayer CropScience e expressa o gene bar,
isolado da bactéria do solo gram-positiva Streptomyces hygroscopius. A proteína codificada por este
gene é conhecida como fosfinotricina- acetil-transferase (PAT), que acetila a L- fosfinotricina,
composto ativo do glufosinato de amônio, no composto não fitotóxico N- acetil-L-glufosinato.
Enquanto que o segundo, desenvolvido pela Monsanto, codifica uma versão da enzima 5enolpiruvilshiquimato-3-fosfato sintase EPSPS tolerante ao glifosato. Em sequência na mesma linha
de resistência aos Lepidópteros vieram o WideStrike® (182-24-236 x 3006-210-23) e o Bollgard II®
(MON 15985), assim como os novos eventos com tolerância a herbicidas Roundup Ready Flex®
(MON 88913) e Glytol® (GHB614). Além destes, também já foram liberadas combinações de
eventos como TwinLink®, Bollgard I®- Roundup Ready® e Bollgard II®- Roundup Ready Flex®, que
conferem resistência a insetos e tolerância a herbicida simultaneamente, e TwinLink®- Glytol® e
Glytol®- LL®, com tolerância a dois herbicidas com modos de ação diferentes.
Brasilia, 3-6 Setembro 2013
Entretanto, estes eventos são apenas um complemento tecnológico e a sua presença em
uma variedade algodão por si só não garante bons níveis de produtividade ou demais atributos de
interesse agronômico, assim sendo antes de irem a campo os mesmos precisam estar introgredidos
em cultivares produtivas e adaptadas às regiões de cultivo. Essa introgressão de eventos GM em
cultivares convencionais é principalmente realizada através do retro- cruzamento de um material
transgênico com um não GM, e tende a torna- se complexa e custosa a medida que tecnologias
com múltiplos eventos piramidados são introgredidos. Sendo que o principal motivo da maior
dificuldade neste ponto é devido a uma redução proporcional de plantas contendo todos os genes
da tecnologia GM nas progênies que serão utilizadas consecutivamente durante os retro–
cruzamentos, favorecendo assim a obtenção de linhagens com eventos descaracterizados. Por
outro lado, a introgressão torna- se viável e eficiente com o emprego da análise genética
marcadores moleculares via PCR em tempo Real (qPCR). Neste sistema são utilizadas sequências
nucleotídicas conhecidas como iniciadores e sondas marcadas com fluoróforos, que correspondem
ao ponto de inserção dos genes exógenos no genoma vegetal, sendo essa a “marca” de cada evento
GM. Logo, todo DNA vegetal extraído e analisado através do sistema de qPCR juntamente com os
iniciadores e sonda específicos para determinado evento emitirá um sinal de fluorescência, o qual
será captado e lido pelo aparelho de qPCR caso este evento esteja presente. Por outro lado, caso o
evento não esteja presente no DNA analisado não ocorrerá a emissão do sinal de fluorescência,
assim caracterizando a planta como convencional, ou apenas negativo para o evento analisado.
Dessa forma, os marcadores utilizados via qPCR tornam possível identificar quais plantas ainda
possuem a totalidade dos eventos a cada processo retro- cruzamento de maneira eficiente. Ao
mesmo tempo esses mesmos marcadores também são utilizados para quantificar relativamente o
“número de cópias de determinado evento” nas plantas analisadas, permitindo assim a
identificação precoce das plantas homozigotas já em F2, não sendo necessário o avanço além de
gerações F6. Tal seleção de homozigotas possui uma importância prática ainda maior quando se
leva em consideração a proporção de homozigotas em F2 de 1/16 para tecnologias com dois
eventos, 1/64 para as que possuem três e 1/256 para as de quatro eventos. Adicionalmente, em
termos de controle de qualidade, essa mesma análise de qPCR pode ser realizada a cada ciclo para
o monitoramento da presença de eventos transgênicos indesejados, uma vez que a fecundação
cruzada é algo bastante comum no algodoeiro, o que favorece a “contaminação” por eventos
adventícios. Essa contaminação pode se propagar e fixar ao longo do processo e assim arruinar o
desenvolvimento de uma nova cultivar, e por isso deve ser mitigada através de medidas como
detecção e destruição de plantas “geneticamente contaminadas”.
Finalmente, é evidente que o uso de marcadores moleculares via qPCR viabiliza o
desenvolvimento eficiente de novas cultivares transgênicas, pois proporciona uma grande redução
de custo e tempo entre os cruzamentos iniciais até a produção de lotes de sementes oficiais,
sempre mantendo altos níveis de qualidade.
Brasilia, 3-6 Setembro 2013