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Como são obtidas as plantas Bt?

O processo de obtenção de plantas com características superiores aos genitores vem sendo feito há séculos. Contudo, os métodos convencionais de melhoramento apresentam limitações, como a ligação gênica, incompatibilidade sexual e longos períodos de seleção para expressão da característica desejada. Com o desenvolvimento de métodos de transformação foi possível avançar no melhoramento vegetal, tornando-se possível introduzir genes de origem vegetal, animal ou microbiológica em cultivares selecionadas, diminuindo o efeito das ligações gênicas e o tempo de obtenção de novas cultivares (ANDRADE, 2003).

A transformação genética consiste na transferência controlada de genes para o genoma de um organismo vivo, por via não sexual. Plantas transgênicas, portanto, são aquelas que apresentam genes introduzidos através de técnicas de engenharia genética. As etapas de transformação envolvem a identificação do gene de interesse, seu isolamento e clonagem, introdução em células ou tecidos vegetais, seleção in vitro de células transformadas, regeneração de plantas transgênicas, análises moleculares, avaliação em casa de vegetação e em condições de campo.

O método de transformação indireta é possivelmente o mais utilizado e necessita de um vetor, como a Agrobacterium, para intermediar a transferência de DNA. Agrobacterium tumefaciens é uma bactéria de solo capaz de causar tumores vegetais na região de infecção. Esses tumores resultam da presença do chamado plasmídeo Ti, ou plasmídeo indutor de tumor na célula bacteriana. Esse plasmídeo possui tamanho de 200 a 800 mil pares de base, sendo uma molécula capaz de se replicar independentemente do genoma de Agrobacterium.

Fitopatologistas descobriram que mesmo após a desinfecção da Agrobacterium na planta, os sintomas permaneciam, sugerindo a presença de um fator determinante nas plantas infectadas. Esse fator foi identificado como um fragmento de DNA oriundo da bactéria, denominado T-DNA (DNA de transferência), que integrava-se ao genoma da planta e passava a ser expressar de maneira estável. Portanto, através da engenharia genética foi possível deletar os genes do T-DNA que causam os tumores nas plantas, e introduzir genes de interesse dentro da planta através da ligação com a região desarmada do T-DNA em substituição ao fragmento original.

Figura 1 – Etapas de obtenção de uma planta transgênica por meio da transformação por Agrobacterium.

Fonte: ANDRADE, 2003.

A técnica de transformação via Agrobacterium possui algumas limitações, pois o espectro de colonização da bactéria consiste principalmente de espécies dicotiledôneas, e poucas espécies monocotiledôneas. Contudo, a transformação via Agrobacterium é a principal técnica utilizada na obtenção de milho transgênico capaz de expressar proteínas oriundas da bactéria Bacillus thuringiensis (Bt). A principal vantagem desse método é que o T-DNA pode ser introduzido em todos os tecidos da planta, eliminando a necessidade da produção de protoplastos, alem da sua integração no genoma da planta ser relativamente precisa (CARNEIRO et al., 2009).

O Bacillus thuringiensis é uma bactéria que possui habilidade de formar cristais proteicos (Cry ou Vip) durante a fase estacionária e/ou de esporulação. O mecanismo de ação das proteínas Bt envolve a sua solubilização no intestino médio dos insetos, rompimento da membrana interna e morte dos mesmos por septicemia. Esse patógeno é ativo contra várias espécies de insetos, incluindo lepidópteros, coleópteros, dípteros e nematoides. Além disso, é seguro em relação aos mamíferos, cujo pH intestinal não é alcalino o suficiente para solubilizar os cristais proteicos.

Além do milho, da soja e do algodão, que já possuem variedades Bt disponíveis comercialmente há alguns anos, estudos vêm sendo conduzidos para viabilizar a transformação genética via Agrobacterium em arroz, de forma estável e eficiente. Para saber mais sobre o mecanismo de ação das proteínas Bt, clique aqui.

Revisão: Henrique Pozebon, Doutorando PPGAgro – UFSM e Prof. Jonas Arnemann, PhD. e Coordenador do grupo de Manejo e Genética de Pragas – UFSM

Referências: 

ANDRADE, S. R. M. Transformação de plantas. Embrapa Cerrados. Documentos, 2003.

CARNEIRO, A. A. et al. Milho Bt: teoria e prática da produção de plantas transgênicas resistentes a insetos-praga. Embrapa Milho e Sorgo-Circular Técnica (INFOTECA-E), 2009.

HIEI, Y.; KOMARI, T; KUBO, T. Transformation of rice mediated by Agrobacterium tumefaciens. Plant molecular biology, v. 35, n. 1, p. 205-218, 1997.

SHU, Q. et al. Agronomic and morphological characterization of Agrobacterium-transformed Bt rice plants. Euphytica, v. 127, n. 3, p. 345-352, 2002.

Equipe Mais Soja
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