Biotecnologia agrícola Publicado em:

Neste material você vai ter acesso a informações sobre o emprego da biotecnologia na agricultura, tais como:

  1. O que é biotecnologia?
  2. Biotecnologia agrícola;
  3. Cassete de expressão.

Na segunda metade do século XX, observamos um grande aumento na produtividade agrícola, ela quadruplicou sua produção anual mundial. Entre os fatores que contribuíram para este aumento, encontra-se o uso de fertilizantes químicos, pesticidas e herbicidas, assim como programas de melhoramento, que incluem a combinação e transferência de genes - a essência da biotecnologia.

O melhoramento de espécies vegetais e animais por seleção está longe de ser novo. Desde as primeiras domesticações - há mais de 10.000 anos - até hoje, temos modificado e melhorado espécies de plantas e animais selvagens através da seleção de características que atendem às nossas necessidades (1).

No século passado, os avanços na genética, estatística, biologia molecular e ciências computacionais deram suporte à biotecnologia, o que acabou aprimorando a forma de fazer - mais rápido e com maior precisão.

A biotecnologia tem modificado a agricultura através de tecnologias que permitem identificar e selecionar genes que codificam características a serem usadas, como marcadores moleculares na seleção assistida, ou ainda, expressar um determinado gene em outro organismo por transgenia e, assim, obter novas características agronômicas e nutricionais desejáveis nos cultivos de plantas.


O que é biotecnologia?

 

Segundo a Convenção sobre Diversidade Biológica da ONU, a “biotecnologia  pode ser definida pelo uso de conhecimentos sobre os processos biológicos e sobre as propriedades dos seres vivos, com o fim de resolver problemas e criar produtos de utilidade” (2).

A Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE) define biotecnologia como “A aplicação da ciência e da tecnologia aos organismos vivos, assim como suas partes e produtos, alterando materiais orgânicos e inorgânicos para a produção de conhecimentos, bens e serviços” (3).

Finalmente, o Conselho Americano para a Ciência e a Saúde (ACSH) define que “a biotecnologia é um conjunto de técnicas que permite a manipulação do material genético (ácido desoxirribonucleico-DNA, ácido ribonucleico-RNA) dos organismos vivos para produzir substâncias úteis ou permitir a adaptação das culturas à condições adversas.” (4).

Biotecnologia agrícola

 

A biotecnologia agrícola é um conjunto de técnicas baseadas na compreensão do DNA, usadas para aumentar a produtividade agrícola. A capacidade de fazer isso com precisão é o principal objetivo da biotecnologia moderna e essas técnicas podem ser utilizadas de distintas formas:

  1. Melhorar a capacidade de um organismo de produzir uma substância química específica;
  2. Evitar a produção de uma substância;
  3. Permitir a um dado organismo, produzir uma substância inteiramente nova (por exemplo, um pesticida).

A biotecnologia moderna tem focado na manipulação dos genes na agricultura e horticultura, entre outras áreas (5, 6, 7 e 8). As plantas modificadas são denominadas transgênicas ou “organismos geneticamente modificados” (OGMs) (Figura 1).

Figura 1 - Esquema geral de produção de culturas geneticamente modificadas.
Modificado de http://www.scq.ubc.ca/genetically-modified-foods/

Cassete de expressão

A construção de um transgene exige a montagem de algumas partes fundamentais, que de forma geral, são combinadas em um plasmídeo bacteriano. Essa construção deve ter:

  • Um promotor, um ativado;
  • Um exon, que é a sequência de DNA codificante da proteína de interesse;
  • Uma sequência de parada (stop códon) indicando o final da transcrição.

Os genes, feitos de DNA, são responsáveis pela herança das características de uma geração seguinte. Recentemente, a biologia molecular tem contribuído para identificar e compreender a função dos genes responsáveis por essas características identificando genes que podem conceder vantagens a uma determinada cultura, fornecendo uma via para trabalhar com essas características de forma precisa. Sendo assim, a biotecnologia agrícola aumenta nossa capacidade de aperfeiçoar as culturas.

De acordo com o Programa para Sistemas de Biossegurança e Suporte da Biotecnologia Agrícola II (9), a biotecnologia agrícola pode ser divida em cinco subáreas:

  1. Engenharia genética;
  2. Marcadores moleculares;
  3. Diagnósticos moleculares;
  4. Cultura de tecidos;
  5. Vacinas.

As quatro primeiras subáreas estão diretamente relacionadas ao melhoramento das culturas.

Engenharia genética

Implica na transferência de um ou mais genes (fragmento de DNA) de um organismo a outro, gerando os chamados Organismos Geneticamente Modificados (OGMs). Esta estratégia tem permitido desenvolver culturas modificadas com o intuito de reduzir os prejuízos causados pelas plantas daninhas, doenças e/ ou insetos.

Marcadores moleculares

O melhoramento tradicional implica na seleção de indivíduos com base em características visíveis ou mensuráveis. É possível desenvolver marcadores moleculares através da análise do DNA de um organismo (ex: microssatélites, SNPs) correlacionados com uma característica de interesse, para só assim, usá-los com a finalidade de selecionar indivíduos que possuem - ou não - a característica (mesmo na ausência de um dano visível).

Diagnóstico molecular

São métodos precisos e específicos para detectar genes ou produtos gênicos usados na agricultura para diagnosticar doenças.

Cultura de tecidos:

É a regeneração de plantas no laboratório a partir de, por exemplo, partes não doente da planta, permitindo a reprodução de material livre de doenças para cultivo. Exemplos de culturas produzidas com o uso deste método incluem: citrus, abacaxi, abacate, mangas, bananas, café e papaia.

 

Referências

Hillman G, Hedges R, Moore A, Colledge S, Pettitt P (2001). New evidence of Late glacial cereal cultivation at Abu Hureyra on the Euphrates. Holocene, 11 (4):  383-393.
Disponível em: http://www.cbd.int/convention/text/.
Disponível  em: http://www.oecd.org/sti/biotech/statisticaldefinitionofbiotechnology.html.
Disponível  em: http://acsh.org/2014/03/agricultural-biotechnology/.
Fukuda-Parr S (ed.) (2006) The Gene Revolution: GM Crops and Unequal Development. London: Earthscan.
Mannion A.M. (2007) Biotechnology. In Douglas I, Huggett R, and Perkins C (eds) Companion Encyclopedia of Geography: From Local to Global, Volume 1. Abingdon: Routledge, 263–277.
Murphy D (2007) Plant Breeding and Biotechnology: Societal Context and the Future of Agriculture. Cambridge: Cambridge University Press.
Thomson J (2006) GM Crops: Unlocking the Potential Canberra: CSIRO.
PBS and ABSPII - Program for Biosafety Systems and Agricultural Biotechnology Support Project II (2004) Agricultural biotechnology. http://absp2.cornell.edu/resources/briefs/documents/warp_briefs_eng_scr.pdf.

 

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