Biotecnologia na produção de alimentos e os benefícios

de seu uso no Brasil

Convencional X Transgenia

MELHORAMENTO TRADICIONAL DE PLANTASCaracterística

desejada

X

Muitas característicaspodem ser transferidas

PlantaDoadora

VariedadeComercial

Nova Variedade

Característicadesejada

+

Apenas a Característicadesejada é transferida

BIOTECNOLOGIA DE PLANTAS

DoadorVariedadeComercial

Característicadesejada

Nova Variedade

Vacinas Recombinantes

Vacinas de subunidade Vacinas vetorizadas (BCG) Vacinas de DNA

Pneumonia enzoótica suína Leptospirose Anaplasmose Tuberculose bovina

Vacinas de DNA

Compostas de DNA plasmidial capaz de expressar uma proteína antigênica no interior de células transfectadas, induzindo uma

resposta imune

Vacinas vetorizadasVetores viraisVacina contra peste bovinaVacina contra raivaLeucemia felina viralPoliovírus

Plantas como biofábricas

Cólera

Diarréia

Hepatite B

Gripe Aviária

Febre Aftosa

Plantas Vacinas

Plantas Produtoras de Remédios, vacinas:

Unicamp tem 2 patentes: milho produtor de

insulina de hormônio de crescimento.

Aplicação direta de microrganismos

A maioria dos produtos lácticos contém

altos níveis de bactérias viáveis

a definição legal de iogurte em muitos países

inclui a presença de bactérias viáveis (vivas)

probióticos somente podem execer sua ação

benéfica se as bactérias forem viáveis

culturas starter;

flavour, (sabor e

aroma); proteólise;

autólise; produtos

probióticos; inibição de

microrganismos

deterioradores e

patogênicos

proteínas, ácidos nucléicos, carboidratos e células

Enzimas para muitas aplicações

DetergentesAs enzimas auxiliam na remoção de manchas, sem danificar as fibras e renovando as cores dos tecidos, além de ser um produto natural e 100% biodegradável.

PapelAs enzimas podem reduzir drasticamente a quantidade de cloro necessária para o branqueamento do papel. Logo estará disponível uma enzima que vai ser capaz de eliminar por completo o uso do cloro.

TêxtilUtilizadas para dar o efeito “Stonewashed" ao jeans, diminuindo os riscos de danos às máquinas e tecidos causados pela utilização de pedras no processo de lavagem.

CouroUtilizadas na limpeza, proporcionam maciez e flexibilidade ao couro, eliminando a necessidade de solventes químicos.

PanificaçãoUtilizando-se enzimas na

preparação do pão, o processo de envelhecimento

pode ser retardado, mantendo o pão "fresco" por

mais tempo.

Sucos e VinhosUtilizadas para aumentar a produtividade na extração da polpa das frutas e para

melhorar a cor e aroma dos vinhos.

XaropeUtilizadas para extração do

açúcar de outras fontes como o amido de milho, sem

a utilização de equipamentos especiais e

ácidos fortes.

Enzimas para muitas aplicações

Como essa história começou?

Há muito tempo atrás...

Domesticação das Plantas

Tomate cultivado (esquerda) e a espécie selvagem aparentada Lycopersicon

pimpinellifolium (direita; 1cm).Fonte: Prakash, 2001

Domesticação

Repolho selv. Couve 500 a. C. Repolho 100 d.C.

Couve-flor 1400 Brócolis 1500 Couve-de-bruxelas 1700

Domesticação

Domesticação

1ª geração de plantas GM

Transformação “natural” de plantas

• Agrobacterium rhizogenes e Agrobacterium tumefaciens são patógenos naturais das plantas.

• Estas bactérias transferem parte de seu DNA para as células vegetais

Agrobacteriumtumefasciens

Transformação via Agrobacterium

Legislação Brasileira

Lei de Biossegurança

Nº 11.105 – 2005

Estabelece normas de segurança e fiscalização para atividades que envolvem OGMs e seus derivados

Decreto de Rotulagem

Nº 4.680 – 2003

Acordos Internacionais

Convenção da Biodiversidade Biológica

Protocolo de Cartagena

CODEX Alimentarius

Aprovação Comercial OGM

Avaliação da Segurança de uma planta GM

Aprovações no Brasil

Algodão

Algodão

• Espécies nativas: G. mustelinum and G. barbadense L.

• Controle de insetos e tolerancia a herbicidas: esforço para reduzir perdas nos campos de algodão.

• Características vêm do Bacillus thuringiensis (Bt); ummicrorganismo encontrado no solo.

• Atualmente, plantam-se 145 mil hectares de algodão Bt a uma taxa de adoção de 15%.

• Em 2010/2011, espera-se que os agricultores brasileiros plantem 250 mil hectares a uma taxa de adoção de 25%.

• Benefícios– Redução no uso de água (aproximadamente 42.5 milhões de litros),

– Redução no consumo de óleo diesel (350 mil litros),

– Redução na emissão de CO2 (7.96 kg por ha).

Milho

• O milho é o 2º grão mais cultivado do mundo. • Apenas o México e a Guatemala podem ser considerados

as terras natais do milho. • O Brasil planta 5 milhões de hectares de milho GM. A

área plantada cresceu 3,7 milhões de há. Quase 400% de crescimento em relação ao ano anterior (20008).

• In 2010/2011, a taxa de adoção do milho Gm entre os agricultores brasileiros deve ser de 65%.

• Benefícios:– Redução no uso de água (quase 248,7 milhões de litros),– Redução no consumo de óleo diesel (2.07 milhões de litros), – Redução na emissão de CO2. (5.5 mil toneladas de CO2), – Redução de 20,8% no volume de pesticidas usados no milho resistente

a insetos.

Milho

Milho GM e seus derivadosem alimentos e rações

Soja

Soja

• Uma primeira soja GM com tolerancia ao Glifosato foi aprovada em 1998.

• A Embrapa desenvolveu uma soja transgênica resistente a vírus.

• Atualmente, (2008/2009) 16.2 milhões de hectares foram plantados com soja GM. A taxa de adoção é de 71%.

• Em 2010/2011, os agricultores brasileiros devem plantar 17,2 milhões de hectares com uma taxa de adoção GM de 75,6%.

• Benefícios: – Redução no uso de água (1.7 bilhões de litros),

– Redução no consumo de óleo diesel (13.9 milhões de litros),

– Redução nas emissões de CO2 (1,423.5 mil toneladas de CO2),

– Redução na aplicação de defensivos químicos (22.7 mil toneladas)

Soja e seus derivados em alimentos

Porcentagem de uso de soja, milho e derivados na indústria

Rotulagem

Genome Project –Brazilian Financial Support

FAPESP ONSA (Organization for Nucleotide Sequencing and Analysis)Virtual Genomics Institute - 30 laboratories related to research institutions of São Paulo State. More than 200 cientists involved.

CNPQ Regional Network 240 scientists in 48 institutes

Genome already sequenced (2006):

Plants: sugar cane, coffee, eucalypt, orange, corn, guaraná;

Phytopathogenic Microorganisms: Xyllela fastidiosa, Crimitelles perniciosa – (witches’ broom disease in cocoa)

Pathogenic Microorganisms: Schistosoma mansoni, Paracoccidioides brasiliensis, Xanthomonas 3 spp.

Industrial Microorganisms: Chromobacterium violaceum

Head and neck cancer genome

Post-Genome Project –Brazilian Financial Support

• Transcriptome Project: Fapesp, CTC, Ethanol Producers, Embrapa, Unicamp, IAC, several Universities

- Sugarcane, coffee, eucalypt

- cancer genes – development of cancer diagnose Kits - USP

FAPERJ

Proteomic Network

35 researchers in different areas – 5

laboratories of 3 scientific institutions –

(interaction between sugar cane protein and

Nitrogen fixation, Xyllela, etc)

Genes associated to sugar production, identified in these projects, are already been used for the production of transgenic plants with increased

levels of sucrose.

Biocombustíveis e Biotecnologia

Novas variedades GM desenvolvidas por empresas brasileiras públicas e privadas: 40% mais açúcar, IR e HT

Em 10 anos, com o dobro da produtividade de etanol por hectare, o Brasil produzirá mais de 15 bilhões nas mesmas

áreas utilizadas atualmente.

Futuro Próximo: As variedades GM também resistentes ao estresse abiótico (terras secas), fixação simbiótica de

nitrogênio

E ...

-Desempenho melhorado de leveduras, resistentes ao

etanol, etc.

- A Utilização de Biomassa Celulósica só pode ser feita

por meio da Biotecnologia

Biotecnologia no BrasilSoja: Embrapa/Basf (gene): (Já aprovada) Tolerância a Herbicidas- Sementes

Disponíveis em 2011/2012; resistência a insetos; tolerância a seca; outra tolerância a herbicida

Café: resistência a vírus, melhora de aroma; tolerância a seca

Mamão Papaya: resistência a vírus

Arroz: tolerância a herbicida; resistência a seca

Batata: resistência a vírus

Plantas como biofábricas: IX fator de coagulação sanguínea; insulina; hormônio do crescimento, biomoléculas de prevenção ao câncer e muito mais...

resistência a vírus (a ser aprovado em 2011)

Cana-de-açúcar: resistência a seca; mais sacarose; resistência a insetos; tolerância a herbicidas; resistência a vírus; etc..

Feijão Transgênico

Estimativa:

Pesquisa mercado ~ 8-10 anos

Gasto total ~ $50-100M

Biotecnologia: Desenvolvimento eInvestimentos Relacionados *

Ano 0 1 2 4 6 8 93 5 7 10Prospecção Fase I Fase II Fase III Fase IV

Gene/identificatção24-48 meses

Testar conceito12-24 meses

P&D inicial12-24 meses

P&D avançado12-24 meses

Regulamentação12-36 meses

• High throughput screening

• Teste em plantas modelo

• Otimização do gene• Transformação genética• Bioensaios• Testes em contenção e campo

• Seleção de eventos• Bioensaios• Testes de campo• Avaliação de risco• Novas

transformações

• Introgressão e seleção de genótipos

• Testes de campo• Avaliação agronômica• Melhoramento

genético• Estudos de

biossegurança

• Regulamentação• Multiplicação de

sementes

$2-5M(5%)

$5-10M(25%)

$10-15M(50%)

$15-30M(75%)

$20-40M(90%)

Gas

tos

(Pro

bab

ilid

ade

de

Suce

sso

)

•Numeros (tempo, duração, despesas, e probabilidade de sucesso) são estimados. Os números podem variar para cada projeto

Benefícios da Biotecnologia no Brasil

Economia do uso de água nas pulverizações de defensivos

Benefícios da Biotecnologia no Brasil

Economia no uso de óleo diesel

Benefícios da Biotecnologia no Brasil

Economia na emissão de CO2

Benefícios da Biotecnologia no Brasil

Economia no uso de defensivos químicos

Benefícios da Biotecnologia no Brasil

Benefícios por lavoura e por segmento

Obrigada