bio indic adores

Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento n.34 - janeiro/junho 2005 11

BIOINDICADORES PARA UMA ANÁLISE DE

RISCO AMBIENTALPesquisa

Galdino AndradeBiólogo, Doutor, Professor da Universidade Estadual

de Londrina, CCB, Departamento de Microbiologia

Laboratório de Ecologia Microbiana,

Londrina, PR.

[email protected]

Marco Antonio NogueiraEngenheiro-Agrônomo, Doutor, Professor da

Universidade Estadual de Londrina

1. Introdução

necessidade de alimentara população mundial emcrescente aumento fazcom que novas tecno-logias e técnicas de culti-

vo sejam empregadas, muitas dasquais eram utópicas para o homemhá não mais que duas décadas. Nessecenário estão as plantas e microrga-nismos geneticamente modificados,ou simplesmente organismos gene-ticamente modificados (OGMs). Sepor um lado seus defensores vislum-bram uma forma de produção agrí-cola e defesa das culturas quanto apragas, doenças e plantas concor-rentes de uma forma totalmente iné-dita, por outro, muito pouco se sabesobre seus efeitos em longo prazono ambiente. Os possíveis riscosambientais em decorrência de seus(possíveis?) efeitos colaterais, so-mente as pesquisas poderão respon-der. Afirmações calorosas pró oucontra, sem embasamento científi-co, são apenas especulações quenão contribuem em nenhum sentidopara o desafio da produção de ali-mentos para uma população cadavez maior, num planeta cada vezmais escasso de recursos naturaisque precisam ser conservados.

O desenvolvimento e o usode plantas geneticamente modifica-das (PGMs) é polêmico e o debatepúblico é intenso. O uso de PGMs naprodução agrícola pode ter um gran-de potencial para a melhora dosníveis nutricionais dos alimentos ouna proteção do solo devido à produ-ção de maior quantidade de matériaorgânica, de ácidos orgânicos na

rizosfera, que podem melhorar asqualidades físicas, químicas e bioló-gicas do solo, bem como promover aobtenção mais eficiente de nutrien-tes do solo pelas raízes das plantas.Neste artigo será abordado o efeitoque as PGMs podem ter sobre ascomunidades microbianas do solo eo meio ambiente.

2. O Solo

Quando se fala em meio ambi-ente, é impossível dissociar os ambi-entes terrestres do solo e dos orga-nismos que nele habitam. Os proces-sos pedogenéticos envolvem com-plexas interações físicas, químicas ebiológicas que dependem do mate-rial de origem, da topografia, doclima e da ação de organismos vivos.Os primeiros organismos habitantesdo solo em formação são as algas,que além de realizarem fotossíntesetambém fixam nitrogênio atmosféri-co. Quanto associadas a determina-dos fungos formam os liquens, osquais constituem as primeiras fontesde carbono orgânico e de nitrogêniono solo em formação, o que possibi-lita o estabelecimento de outros mi-crorganismos e plantas (Figura 1). Oestabelecimento de outros micror-ganismos, incrementa a produção deCO

2, o qual é convertido em ácido

carbônico (H2CO

3) e atua na dissolu-

ção dos minerais, contribuindo aindamais para a formação do solo. Alémdisso, muitos microrganismos produ-zem ácidos orgânicos, que tambématuam nesse processo.

Além de ser a base de sustenta-ção física para as plantas, o solo é afonte dos nutrientes essenciais para

Imagens cedidas pelos autores

Organismos geneticamente modificados e grupos funcionais de microrganismos do solo

Meio ambiente

12 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento n.34 - janeiro/junho 2005

o desenvolvimento vegetal. Com oestabelecimento dos vegetais supe-riores nesse ambiente, surge umaimportante zona ao redor de suasraízes, a rizosfera, a qual será aborda-da mais detalhadamente neste arti-go. Nessa complexa interação entrevegetais, animais e minerais, os mi-crorganismos desempenham umpapel essencial no funcionamentodos ecossistemas pelo seu papelfundamental nos c ic los bio-geoquímicos, que compreendem aciclagem de nutrientes e do carbono.

A fração orgânica do solo, com-posta por restos vegetais, animais emicrobianos em diversos estágios dedecomposição e síntese microbiana,é chamada húmus, a porção estável

da matéria orgânica do solo. Ele é oreservatório de energia para micror-ganismos e nutrientes para plantas emicrorganismos, além de desempe-nhar importante papel na estabilida-de de agregados do solo e retençãode água. Além disso, água e gasestambém ocupam a porção porosa dosolo. A interação entre esses fatoresfísicos e químicos resulta na diversi-dade de habitats que se formam nosolo, o que determina a composiçãoe a atividade da comunidademicrobiana do solo num determina-do local e tempo.

Depois da rizosfera, os locais demaior atividade microbiana são assuperfícies das partículas de solo eos microporos, formando diversos

microhabitats. Mesmo um únicomicroagregado de solo pode apre-sentar diversos microambientes e,conseqüentemente, hospedar umagama diversificada de microrganis-mos (Figura 2). As condições físico-químicas em um microhabitat po-dem mudar rapidamente no tempoe no espaço; a concentração de O

2

representada na Figura 2 é apenasuma representação instantânea epode mudar drasticamente em fun-ção da atividade microbiana e daumidade do solo.

Raízes de plantas, microrganis-mos e animais que compõem a co-munidade biológica do solo produ-zem enzimas intra e extracelularesque têm grande participação nosciclos biogeoquímicos. Essas enzimaspodem continuar ativas por longotempo após terem sido liberadas nosolo, desempenhando sua atividadede acordo com sua especificidade. Arazão pela longa viabilidade no am-biente reside no fato de que essasenzimas interagem com as superfíci-es carregadas dos colóides do solo,orgânicos e minerais, onde perma-necem protegidas da ação deproteases, mas ainda mantém suacapacidade catalítica.

2.1 OGMs e comunidademicrobiana do soloAs alterações genéticas de

plantas representam uma das áreasde mais rápido desenvolvimento

Figura 1. Liquens colonizando um afloramento de rocha, propiciando oestabelecimento de outros (micro)organismos que aturarão nas etapas iniciais

de formação do solo

1alebaT sópasodacifidometnemacitenegsomsinagrorcimedoãçcetededsodotéM..olosonoãçarebilaus

sovitartxesodotéM

utisnisodotéM ralulecoãçceteDoãçceteDaciténeg

ateridaipocsorciM-sartuo,aicnêcseroulfonumi(

,sacifícepseseõçaroloc)aicnêcsenimuloib

sacalpmemegatnoC-

siamoremúnolepavitamitsE-levávorp

socigólonumisodotéM-

oxulfedairtemotiC-

edadinifaedoãçartnecnoC-

mesadaesabsacincéT-aicnêcsenimul

edoãçacifilpmA-RCPropseneg

otnemaicneüqeS-edotnemaepame

seneg

edsesilánA-ANR


dentro da biotecnologia. Essas alte-rações têm vários objetivos, tais comoo aumento da resistência de plantasa fungos, vírus, insetos, congelamen-to, herbicidas e mesmo para aumen-tar a eficiência fotossintética das plan-tas com conseqüente aumento daquantidade de CO

2 fixado. Não é

difícil concluir que qualquer modifi-cação genética que altere a fisiologiada planta também alterará a comuni-dade microbiana no solo em queessa planta for cultivada, visto que,em última análise, os microrganis-mos heterotróficos do solo têm suaatividade dependente dos produto-res primários de substrato para ob-tenção de energia, as plantas. Essaalteração deverá ser mais evidentena rizosfera, mas também deverá serpercebida nos demais microhabitatsdo solo.

Além das alterações genéticasde plantas, também existe potencialde uso dessa tecnologia em micror-ganismos, principalmente simbiontesou promotores de crescimento deplantas. A introdução de uma plantageneticamente modificada no ambi-

ente pode ser menos problemáticaque a introdução de um microrganis-mo, pois estes quando introduzidosao solo e sendo estranhos àqueleambiente, precisam ser hábeis emcompetir com os microrganismosnativos por nichos específicos. Poroutro lado, qualquer risco associadoa organismos geneticamente modifi-cados no ambiente são mais previsí-veis e mais facilmente controláveisquando se empregam plantas emcomparação com microrganismos,porque o gene do microrganismoengenheirado pode ser transferidopara outros grupos microbianos dosolo por meio de recombinação ge-nética.

No caso de microrganismossimbiontes como os rizóbios, sejaqual for o mecanismo de alteraçãogenética, o objetivo final é o aumen-to dos níveis de produtividade dacultura a se beneficiar da interaçãomicrobiana, quer seja por meio doaumento da eficiência do simbiontena associação com a planta ou peloaumento de sua competitividade nosolo. Esse último caso pode ser al-

cançado pela manipulação genéticado próprio rizóbio ou ainda por umaestratégia indireta de co-inoculaçãodo rizóbio com bactérias produtorasde antibióticos para aumentar a colo-nização e a nodulação dasleguminosas. No caso de introduçãode genes de resistência a antibióti-cos, bem como a co-inoculação combactérias já resistentes, é possívelque haja efeitos sobre a comunidademicrobiana do solo, já que as bacté-rias modificadas terão um mecanis-mo a mais para competir por umnicho com os microrganismos nati-vos. Caso esses microrganismos nati-vos desempenhem um papel im-portante nos ciclos biogeoquímicos,este poderá deixar de ocorrer emsua plenitude, comprometendo a fun-cionalidade daquele ecossistema.

O desenvolvimento biotecno-lógico de plantas e microrganismosgeneticamente modificados, embo-ra possa trazer muitos benefícios paraa agricultura ou para outras aplica-ções, como a biorremediação, podeter efeitos ambientais adversos. To-dos esses possíveis efeitos devemser avaliados, de preferência em con-dições controladas, antes que sejafeita qualquer introdução desses or-ganismos no ambiente.

2.2 Estratégias demonitoramento dos efeitos

de OGMs no ambienteOs efeitos de plantas e mi-

crorganismos geneticamente modi-ficados no ambiente podem sermonitorados por meio de várias es-tratégias, cada qual dependendo dogene inserido e do organismo envol-vido. A competição (persistência einvasão de comunidades indígenas),patogenicidade e toxicidade a orga-nismos não-alvo, transferência degenes a organismos indígenas e adispersão para além do ambientealvo, devem ser avaliados em condi-ções controladas antes que se faça ouso desses organismos modificadosem ambiente aberto. As técnicas ne-cessárias para se fazer tais avaliaçõessão bem definidas no caso de plantasem comparação a microrganismos. Aavaliação de determinados gruposmicrobianos que desempenham fun-ções específicas no solo, os chama-

Distância(m

m)

Distância(mm)

Figura 2. Diagrama ilustrando as concentrações (%) de O2 ao redor de uma

partícula de solo. Em termos de exigências de O2 para diversos grupos

microbianos, pode-se dizer que cada região delimitada por uma isolinharepresenta um microhabitat.


dos grupos funcionais, pode ser umaferramenta útil para avaliar o efeitode organismos geneticamente modi-ficados no ambiente solo, visto queesses grupos são bastante sensíveisa alterações ambientais, podendo serutilizados como indicadores. Os gru-pos funcionais de microrganismosdo solo serão abordados com maisdetalhes neste artigo.

A detecção e monitoramentode microrganismos geneticamentemodificados no solo podem ser fei-tos por técnicas que envolvem ex-tração ou ainda in situ (Tabela 1).

As técnicas ideais de detecçãoe monitoramento de organismosgeneticamente modificados seriamaquelas que pudessem identificaruma única célula in situ, avaliar suaatividade e facilitar o rastreamentodo gene em questão. Uma estratégiautilizada envolve a clonagem degenes lux provenientes de vibriões

marinhos em organismos carregandoalgum gene estranho de interesse.Dessa forma, poder-se-á obter a ima-gem da célula modificada, bem comoa sua atividade metabólica, que seráproporcional à bioluminescência ca-talisada pela enzima luciferase. Omarcador envolvendo bioluminescên-cia tem a vantagem de não trazerconsigo preocupações ambientaisadicionais associadas aos marcadorespara resistência a antibióticos, utili-zados em muitas situações.

2.3 OGMs no ambienteA sobrevivência e dispersão de

microrganismos geneticamente mo-dificados dependerão da suainteração com a biota nativa do solo(plantas, microrganismos e animais)bem como com as característicasfísico-químicas do solo em questão.Microrganismos exógenos, quandoadicionados ao solo, geralmente têm

baixa sobrevivência devido à suaincapacidade de habitar um ambien-te distinto, ou ainda competir com osmicrorganismos nativos, já adapta-dos àquele ambiente. Por exemplo,se um microrganismo geneticamen-te modificado é introduzido numsolo úmido, as células se localizarãopredominantemente na solução dosolo. Nessas condições, essas célulasserão alvo fácil para protozoáriosque se alimentam de bactérias, dimi-nuindo rapidamente o número decélulas das bactér ias recémintroduzidas. No que se refere à dis-persão de microrganismos, o poten-cial de água no solo desempenhaimportante papel, pois a maior partedo movimento de células microbianasestá restrita a períodos após ocorrên-cia de chuvas ou irrigação, quando amaior parte dos macroporos do soloestá cheia de água, que se movimen-ta por drenagem ao longo do perfilou mesmo por movimento lateral,caso haja um gradiente de potencialde água no solo em determinadosentido. Outro fator que pode cola-borar na dispersão de microrganis-mos geneticamente modificados nosolo é a ação de minhocas eprotozoários, ingerindo microrganis-mos num ponto e evacuando emoutro.

Alguns autores defendem quea liberação de microrganismos gene-ticamente modificados no ambientenão afetaria a integridade funcionaldo solo, uma vez que as diferençasentre os microrganismos selvagens eos modificados são muito sutis: ape-nas um ou dois genes são inseridosou deletados entre milhares, a nãoser nos casos em que apatogenicidade do microrganismoseja alterada. Assim como os efeitosde pesticidas e outros químicos so-bre processos e integridade funcio-nal do solo são avaliados, o mesmodeve ser feito para os organismosgeneticamente modificados e paraisso os bioindicadores com alta sen-sibilidade deverão ser empregados.Entre eles, podem ser citados osgrupos funcionais de microrganis-mos do solo envolvidos nos ciclos docarbono, nitrogênio e fósforo.

Uma estratégia para minimizaros efeitos da introdução de micror-

Figura 3. Rizosfera. Os microrganismos crescem aoredor da raiz (Ra) formando a rizosfera (Ri).


ganismos geneticamente modifica-dos no solo pode ser a limitação desua persistência por meio da inser-ção de genes suicidas, os quais sãoacionados sob determinada situaçãoambiental, levando as células que oscontém à morte. Entretanto, há quese considerar a questão darecombinação genética entre micror-ganismos, os quais podem incorporarfragmentos de DNA das células mor-tas.

3. Rizosfera

A maior parte da atividademicrobiana do solo está localizadaprincipalmente em uma zona do soloque está em íntimo contato com asuperfície das raízes que é chamadade rizosfera (Figura 3). Nesta zonaocorrem inúmeros processos deinteração entre os diferentes gruposde macro e microrganismos e aplanta.

Como pode ser visto na Figura 3,

uma comunidade microbiana se es-tabelece ao redor das raízes até ondea concentração de nutrientes libera-da pelos exsudatos e lisatosradiculares é suficiente para supor-tar seu crescimento. A rizosfera éuma fronteira ainda inexplorada paraa engenharia genética. Os processosque ocorrem nesta zona do soloinfluenciam a incidência de doençasdas plantas e a sua nutrição, por suavez, as raízes influenciam a dinâmicae a composição das comunidadesmicrobianas qual i ta t iva equantitativamente.

Por estas razões, os microrga-nismos rizosféricos são excelentesbio-indicadores para avaliar qualqueralteração benéfica ou maléfica quepossa ocorrer no solo. As PGMs de-vido à introdução de novos genespodem expressar proteínas ou pro-dutos do metabolismo que segura-mente serão l iberados pelosexsudatos ou lisatos radiculares; o

efeito benéfico ou maléfico destesprodutos no meio ambiente podeser avaliado pelas alterações queocorrem nas comunidadesmicrobianas que vivem na rizosfera(Figura 4).

Por outro lado, as PGMs podemtambém alterar qualitativamente mi-crorganismos benéficos da rizosfera,resultado da composição dos seusexsudatos. Uma PGM poderia termaior resistência a fitopatógenos oupragas por conter nos seus exsudatoscompostos que estimulam popula-ções de microrganismos antagonis-tas destes patógenos ou pragas. Tam-bém poderiam ser estimulados ou-tros grupos de microrganismos queparticipam ativamente da nutriçãodas plantas como as bactériasfixadoras de nitrogênio e fungosmicorrízicos arbusculares (MA)

4. Grupos funcionaisde microrganismos

A ecologia do solo tem muitopara contribuir na compreensão dosimportantes processos que ocorremem diferentes níveis do ecossistemaque afetam o crescimento da plantatais como a microbiota da rizosfera, adinâmica da matéria orgânica, aciclagem de nutrientes e a estruturado solo. A proposta é discutir o papeldos grupos funcionais de microrga-nismos que vivem na rizosfera eparticipam da ciclagem de nutrien-tes e sua importância como bio-indicadores da saúde do solo ou dedistúrbios que podem ocorrer devi-do à ação antrópica.

Muitos destes grupos atuamdiretamente na nutrição da planta,como os rizóbios e os fungosmicorrízicos que são microrganismossimbióticos. Nas décadas anteriores,estes grupos foram estudados ex-tensivamente, mas muito pouco foifeito com relação às interações comoutros grupos de microrganismos fun-cionais, esquecendo-se que no siste-ma rizosférico existem muitas outrasinterações que possuem grande im-portância ecológica para a manuten-ção da vida no planeta e conseqüen-temente no solo, já que este é partede um todo.

Muitas etapas da ciclagem de

Figura 4. Possíveis alterações que as PGMs podem causar na comunidademicrobiana da rizosfera.


nutrientes são realizadas exclusiva-mente por microrganismos, sendoque alguns podem participar de umou mais ciclos biogeoquímicos. Acompreensão das interações entrediferentes populações de acordo comfenótipos específicos pode nos daruma maior visão dos processos queestão ocorrendo no solo. Agrupar ascomunidades microbianas porfenótipos é mais realístico do quedeterminar as espécies que estãoenvolvidas nos processos. É certo

que somente uma pequena porcen-tagem da comunidade microbiana écapaz de crescer em meio de cultu-ra, mas mesmo assim se considerar-mos que temos uma amostra da co-munidade microbiana, podemos ob-ter dados de qualidade para omonitoramento dos efeitos de pro-dutos químicos ou biológicos e seuimpacto ambiental e os eventuaisefeitos na ciclagem de nutrientes ena fertilidade do solo.

Os aspectos da funcionalida-

de são muito mais importantes doque a biodiversidade nos sistemasnaturais e agrícolas. Algumas ques-tões podem ser levantadas com rela-ção à biodiversidade. A primeirapergunta que devemos fazer é: Oque é mais importante para oecossistema: o número de espéciesque compõe um grupo funcional ouo potencial de transformação quepossui este grupo? Por outro lado,algumas questões podem ser levan-tadas como: Dentro da dinâmica bi-ológica o que representa uma espé-cie no sistema? Qual é a importânciaque uma espécie pode ter naciclagem de nutrientes? Estas per-guntas podem nos levar a concluirque precisamos começar a rever nos-sa visão em relação ao microcosmodo solo. Devemos ampliar a com-preensão dos processos biológicosque ocorrem no sistema solo-planta,assumindo estes processos como umtodo, e cada grupo funcional comouma fração deste todo. Somente as-

Figura 5. Esquema simplificado da cadeiaalimentar e os diferentes níveis tróficos queocorrem no solo

Figura 6. A partir de uma célula é formada uma população

Parte aérea da planta

Raízes

Matéria orgãnica

Nematóides

predadores de

plantas

Fungos

micorrízicos

Fungos

sapófritas

Bactéria

Cupins

predadores de

fungos

Cupins

Colembola

Nematóides

predadores de

fungos

Nematóides

predadores de

bactéria

Flagelados

Amebas

Ciliados

Nematóides

predadores

Indivíduo População


sim, vamos poder determinar o im-pacto ambiental ou a influência dasPGMs sobre as comunidades de mi-crorganismos do solo, não apenassobre um grupo funcional. É tam-bém necessário fazer uma avaliaçãodos diversos grupos funcionais queparticipam de diferentes etapas dosciclos biogeoquímicos do carbono,fósforo, enxofre e nitrogênio, bus-

cando as correlações entre eles.Os grupos funcionais também

estão diretamente relacionados coma cadeia alimentar do solo (Figura 5),que é mantida pelo equilíbrio dainterações entre a parte biótica (mi-crorganismos, macrorganismos e plan-ta) e abiótica (solo e água) do solo.Estas interações entre os diferentesníveis tróficos são responsáveis em

Figura 7. Várias populações de microrganismos podem participar de um ou maisciclos biogeoquímicos

grande parte pela sustentabilidadedo ecossistema.

A cadeia alimentar pode sofrergrandes variações tanto positivascomo negativas sob a influência dasPGMs. Qualquer população que forafetada pode desequilibrar todo osistema. Em relação à biodiversidadeda microbiota, esta é importante paraoutros objetivos, como na busca deprodutos específicos com uso po-tencial na indústria. A importância nomeio ambiente ainda deve serinvestigada, já que as técnicasmoleculares utilizadas atualmentenão nos permitem avaliar os meca-nismos de interação microbiana nomicrocosmo do solo.

No solo, uma única célula dáorigem a uma população (Figura 6).Populações metabolicamente seme-lhantes formam grupos chamados defuncionais, e esses grupos funcio-nais, desempenhando processos fisi-ológicos complementares e intera-gem para formar comunidades mi-crobianas. Por sua vez, essas comu-nidades microbianas interagem comcomunidades de macrorganismos,para definir o ecossistema em suaplenitude.

Podemos definir grupos funcio-nais como um grupo de populaçõesde microrganismos que participa deum mesmo processo de transforma-ção de um dado nutriente no solo,sendo que uma mesma populaçãode microrganismo pode participarde uma etapa de um ou mais ciclosbigeoquímicos (Figura 7). Comoexemplo, podemos citar o grupofuncional de microrganismoscelulolíticos. Ao inocular uma sus-pensão de solo em uma placa dePetri com meio seletivo para micror-ganismos celulolíticos, em que a únicafonte de carbono é a celulose, serãoobservadas várias colônias formado-ras de halo de degradação compos-tas por várias espécies de fungos,actinomicetos e bactérias, geralmen-te nessa ordem numérica decrescen-te.

A biodiversidade dos fungos,actinomicetos e bactérias que for-mam este grupo funcional sãoparâmetros secundários, quando oobjeto de estudo é avaliar a funcio-nalidade do ciclo biogeoquímico.

Figura 8. A partir da introdução de novos genes, as PGMs poderiam ter umarizosfera engenheirada capaz de mediar as interações microrbianas que benefi-ciariam o meio ambiente, a nutrição e a saúde da planta


5. A rizosfera de uma plantageneticamente modificada

Como foi visto até o momento,os microrganismos também atuamna ciclagem de nutrientes econsequentemente na nutrição e saú-de das plantas. Quando a comunida-de microbiana na rizosfera das plan-

tas está em equilíbrio, os grupos demicrorganismos interagindo entre siparticipam em seu potencial máxi-mo na nutrição e proteção da plantae na saúde do solo. Entretanto, esseequilíbrio pode ser rompido, princi-palmente nos sistemas agrícolas in-tensivos, devido a vários fatores quenão serão abortados aqui.

Desde que Cohen & Boyer inici-

aram a era da modificação genéticanos anos 70, a idéia do uso de orga-nismos geneticamente modificadosé cercada de expectativas e apreen-sões. A primeira planta modificadafoi obtida há mais de 15 anos, edesde o início inúmeras técnicas têmsido desenvolvidas para a introduçãode vários genes em um grande nú-mero de plantas. A maioria das plan-

2alebaT )3002,.latekuhclawoK(olosodanaiborcimedadinumocansMGPsasrevidedotiefE.

MGP oãçacifidoM otiefE

afaflAesanitiuqe)1ulgA(adicáesanaculG

)01HCR(zorraedacisáb

iofoãneoãçaludonansotiefeuotneserpaoãNsocinêgotapotifsognufsoarapoirételed

eaflaflamuilyhpmetS uo iilofirtmuhcirtotoelloC

afaflA esalima- ziaransairétcabededadinumocauocifidoM

oãdoglAodanixotodneadoãçudorP sullicaB

sisneigniruht rav ikatsruksognufesairétcabedoãçalupopauotnemuA

atataB 4TamizosiledoãçudorP

edoãçalupopaiunimiD silitbussullicaB sonadatoiborcimaaicneulfnioãn;seralucidarsolêpsairétcabmeotiefeodavresboiofoãn;arefsozir

ziaràsadaicossa

atataB ratsnraB/esanraB enege sugaerbosopmetxoçapseoãçaretniansotiefE

anaiborcimedadinumocadoãçisopmoc

arieracuçaabarreteBoaeanicimanakaaicnêtsiseR

ainômaedotanisofilgsoirávropodartnocneiofocinêgsnartANDO

opmaconolosonsesem

alonaCeainômaedotanisofulgoaaicnâreloT

etasofilgoa

sifreP;sanaiborcimsedadinumocsanotiefeoxiaBedgoloiBeEMAFolepsodailavasocipítonefmarofsociréfsoziresocitífodnesomsinagrorcim

auiunimiD;MGOoãnedadeiravadsetnerefidsezíarsansacitífodnesairétcabededadisrevid

alutacnurtogacideMsenegozihrmuiretcaborgAIItpneAsuGodamrofsnart

mocoãçaludonaobmarevitsadamrofsnartsezíaRitolilemmuibozihroniS mocoãçazinolocaobe

)AM(ralucsubraazirrocim secidarartnisumolG

ohliMed)bA1yrC(anixotodneoãçudorP .B

sisneigniiruht ikatsrukrav

etnemadiparsiamadadargediofMGPadaningiLedsezefsansairétcabedoãçalupopae

rebacsoillecroP aretBohlimmocodatnemilaedsezefsaneuqodronem%06 rebacs.P

odavresboiofoãN;odirbíhohlimmocodatnemila,acohnimedseõçalupopsanoirételedotiefesognufesairétcab,soiráozotorp,sediótamen

ohliMoaaicnêtsiseraraptaPeneG

otanisofulg

edadisrevidanoirételedotiefeodavresboiofoãNansanaiborcimsedadinumocsadoãçisopmocuo

arefsozir

ocabaT esanitiuQsocizírrocimsognufsoerbosoirételedotiefE

seralucsubra

ocabaT sacignúf-itnasaníetorpedoãsserpxEAMognufropsezíarsadoãçazinolocauotefaoãN

eaessom.G

ocabaT aningiledesetníssoiBsiamatsopmocediofMGPedaningilA

etnemadipar

ocabaT esanietorpedrodibinIe,ediótamenedoãçalupopauiunimiD

oãçaripseranotiefeevetoãn,sodopórtraorcimanaiborcim

α


tas geneticamente produzida até omomento é produtora de alimentos(milho, soja, batata, canola e arroz) ede plantas não alimentícias (algo-dão, plantas ornamentais, tabaco).No entanto, estas modificações ge-néticas visam diretamente a prote-ção da planta ou a melhora do pro-cesso de cultivo. Até o momento,muitos críticos das PGMs as vêemcomo contaminantes em potencialdo meio ambiente devido aos novosprodutos metabólicos por elas pro-duzidos. É verdade que a liberaçãodestas plantas deve ser feita apóscriteriosa avaliação de risco ao meioambiente, à saúde animal e humana,mas não se pode desprezar o poten-cial que existe nesta tecnologia paramelhorar a prática agrícola em váriosaspectos.

No solo, os efeitos das plantasengenheiradas são muito pouco es-tudados, apesar de ser grande o co-nhecimento da importância de vári-os grupos de microrganismos para anutrição e proteção da planta e tam-bém na ciclagem de nutrientes. Osmicrorganismos são responsáveispela maioria da biomassa, excluindoas raízes, e pela atividade metabóli-ca (respiração), além de participa-rem at ivamente dos c ic losbiogeoquímicos e na ciclagem damatéria orgânica.

PGMs influenciam a micro emacrobiota na rizosfera e certamen-te os novos produtos metabólicosproduzidos devido à introdução denovos genes vão influenciar a comu-nidade microbiana da rizosfera. Nes-te sentido, o importante é determi-nar se o efeito é positivo ou negativoe dimensionar quanto estes produ-tos influenciam. Apesar de serempoucos os experimentos realizadosaté o momento, é grande o impactodessas plantas na microbiota do soloque consome os novos produtosmetabólicos liberados pelas PGMs.Kowalchuk et al. (2003), em umarevisão, descreve os efeitos das PGMsna microbiota do solo. Como podeser observado na Tabela 2, os estu-dos de impacto têm resultados mui-to variáveis, cada planta e cada geneintroduzido tem diferentes efeitosna comunidade microbiana da

rizosfera.Uma estratégia interessante que

possa influenciar de forma positivaos grupos funcionais de microrganis-mos na rizosfera é a produção dePGMs com a rizosfera engenheiradapara selecionar microrganismos be-néficos na sua rizosfera, alterandoassim sua função para benefício domeio ambiente, da nutrição e saúdeda planta (Figura 8). Métodos clássi-cos e de biologia molecular aindanão permitem um profundo estudode monitoramento da rizosfera. Noentanto, várias propostas neste sen-tido têm surgido, aumentando o in-teresse pelo estudo da biologia dasraízes, da rizosfera e das interaçõesentre rizosfera e microrganismos.

Engenheirar a rizosfera requernovas técnicas para introduzir e re-gular a expressão de novos genes,assim como compreender a expres-são dos genes nos tecidos radicularese de promotores que regulam ascélulas em tecidos específicos daraiz. A camada mais externa de célu-las da raiz poderia ser um alvo a serengenheirado, pois está em contatodireto com o solo e influencia direta-mente na rizosfera. Esta camada ébastante promissora para a modifica-ção genética porque é formada porum tipo de tecido diferente das de-mais partes da planta, expressa umúnico complemento de genes e semostra adaptada a mediar os proces-sos da rizosfera. Tais PGMs, porexemplo, poderiam ser alteradas paraapresentar mais sítios específicospara microrganismos simbiontes taiscomo fungo MA e rizóbios, ou aindaserem mais eficientes em absorver Pe/ou fixarem N por si próprias. Tam-bém poderiam produzir e excretaratravés dos seus exsudatos fatoresde crescimento que estimulariamgrupos funcionais de microrganis-mos que atuam em etapas chave dosdiferentes ciclos biogeoquímicos.

A produção e liberação de sinaisquímicos para a expressão de genesintroduzidos em microrganismos GMa serem disseminados no solo tam-bém poderia ser uma excelente fer-ramenta para o controle da expres-são desses genes, os quais poderiamser ativados em diferentes etapas do

crescimento da planta, conforme aconveniência.

6. Considerações finais

Os efeitos dos OGM no ambien-te e mais especificamente sobre acomunidade microbiana do solo ain-da são pouco conhecidos, de modoque os potenciais riscos e impactosambientais somente poderão serconhecidos após uma avaliaçãocriteriosa desses novos genes e seusprodutos no ambiente. Por outro lado,o potencial desta tecnologia podefazer com que as plantas tenhampapel importante na revitalização damicrobiota do solo, recuperando as-sim a fertilidade e suas propriedadesfísico-químicas, tornando a agricultu-ra uma atividade menos impactantedo meio ambiente. É claro que, mes-mo tendo genes que possam bene-ficiar o meio ambiente, estas plantase eventuais microrganismos devemobrigatoriamente ser avaliados quan-to ao impacto que possam causar àfuncionalidade do ecossistema.

Referências

Borém, A. Biotecnologia e Meio Ambi-ente. Viçosa: UFV, 2004. 325 p.

Callaway, R.M.; Thelen, G.C.; Rodri-guez, A.; Holben, W.E. Soil biotaand exotic plant invasion. Nature,427:731-733, 2004.

Kowalchuk, G.A.; Bruinsma, M.; van-Veen, J.A. Assessing responses ofsoil microorganisms to GM plants.Trends in Ecology and Evolution,18:403-410, 2003.

O’Connel, K. P.; Goodman, R.M.; Han-delsman, J. Engineering the rhizos-phere: expressing a bias. Trendsin Biotechnology, 14:83-88, 1996.

Phillips, D.A.; Streit, W.R. Modifyingrhizosphere microbial communiti-es to enhance nutrient availabilityin cropping systems. Field CropsResearch, 56:217-221, 1998.

Rengel, Z. Genetic control of rootexudation. Plant and Soil, 245:59-70, 2002.

Varma, A.; Abbott, L.; Werner, D.; Ham-pp, R. (Eds.) Plant Surface Microbi-ology. Berlin: Springer, 2004.628 p.

bio indic adores

Documents