transformacao de plantas
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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