Por: Deise Cagliari¹, Naymã Dias¹, Ericmar Ávila dos Santos², Moises Zotti³.

O manejo de pragas no ambiente agrícola vem passado por modificações ao longo das últimas décadas. As restrições cada vez mais rigorosas sobre o uso de agrotóxicos, associadas ao surgimento de populações de pragas resistentes e a crescente demanda por alimentos saudáveis, tem trazido à tona a necessidade de alternativas de manejo eficientes e sustentáveis. Nesse cenário, a tecnologia de RNA de interferência (RNAi) tem ganhado espaço no mercado internacional e avanços significativos têm sido obtidos visando o desenvolvimento de metodologias para o controle de pragas.

O silenciamento gênico baseado em RNAi é um mecanismo natural de regulação gênica e um sistema de defesa contra vírus invasores em células eucariotas. De maneira geral, o funcionamento desse sistema se dá pela ação de pequenos RNAs de interferência (siRNA), com aproximadamente 20 pares de bases, os quais se ligam ao RNA mensageiro (RNAm), e de maneira especifica impedem a formação de proteínas.

Esse processo de silenciamento gênico pode ser ativado de duas maneiras no organismo alvo: através do fornecimento de moléculas de dsRNA (dupla fita de RNA) ou através do fornecimento direto de siRNA. Uma vez no interior das células do organismo alvo, as dsRNAs são processadas por uma enzima chamada Dicer (DCL) em siRNA. Então, esses siRNAs são acoplados a um complexo enzimático, desencadeando o processo de silenciamento gênico. Uma das maiores vantagens da tecnologia RNAi é a sua especificidade, uma vez que o silenciamento apenas ocorre pelo pareamento especifico dos siRNAs com o RNAm. Assim, é possível selecionar regiões gênicas de uma determinada espécie e projetar dsRNAs altamente específicos, os quais irão proporcionar efeitos letais apenas no organismo alvo.

A utilização de RNAi na proteção de culturas pode ser realizada através de protetores incorporados a planta (PIP), por meio da transformação de plantas (transgenia). No ano de 2016 a primeira cultivar transgênica combinando as toxinas Bt (Bacillus thuringiensis) ao RNAi, foi liberada para cultivo no Canadá, e no ano seguinte nos Estados Unidos.

A cultivar da Monsanto MON87411, chamada de “SmartStax PRO”, é a combinação das proteínas Bt Cry3Bb1, Cry34Ab1/ Cry35Ab1 e da dsRNA DvSnf7 especifica para o controle de Diabrotica virgifera virgifera. Em geral, a entrega de dsRNA no campo é facilitada com o uso de plantas transgênicas, no entanto, essa estratégia ainda não pode ser adotada em todas as culturas, devido ao alto custo de produção e tempo requerido para o seu desenvolvimento. Além disso, ainda não há protocolos de transformação estabelecidos para a maioria das plantas cultivadas. Diante disso, o surgimento de estratégias alternativas para entrega de dsRNA/siRNA, através de vias não-transformativas, como formulações para aplicação foliar, fornecem um meio de ampliar a utilização desta tecnologia no campo.

Estudos avaliando o silenciamento gênico induzido por pulverização (SIGS – Spray-Induced Gene Silencing) no controle de insetos tem aumentado significativamente e os resultados vem sendo promissores. O controle significativo de insetos e patógenos, com evidências de translocação de RNA nas plantas e tempo residual consideráveis têm sido apresentados em diversos estudos. Contudo, como toda nova tecnologia, ainda existe uma série de questões a serem melhor compreendidas.

Hoje, sabe-se que existem diferenças na absorção de RNAs em plantas/fungos e insetos, sendo isso associado as variações nos canais ou vias de entrada/absorção nesses organismos. Sendo assim, os mecanismos de translocação de RNAs pulverizados para o controle de patógenos e/ou insetos herbívoros podem seguir pelo menos duas possíveis rotas de entrada. Primeiro, para os insetos, os RNAs podem ser absorvidos diretamente durante a herbivoria ou através da cutícula, entrando nas células dos insetos.

Da mesma forma, para os fungos, os RNAs podem ser absorvidos diretamente pelas células fúngicas após a pulverização. Contudo, para insetos que se alimentam de floema, como percevejos e pulgões, os RNAs pulverizados podem se mostrar difíceis de penetrar diretamente nas células do inseto. Em segundo lugar, os RNAs podem ser absorvidos pelas células da planta em um primeiro momento e então passarem para as células dos insetos/fungos indiretamente (Figura 1).

Foto: Autores

Figura 1. Duas possíveis vias para o silenciamento de genes em insetos e fungos através de dsRNAs ou siRNAs via foliar. Via 1: Insetos e fungos absorvem os RNAs pulverizados, sendo as dsRNAs processadas pela enzima DCL dos insetos ou fungos em siRNAs. Via 2: dsRNAs e siRNAs aplicados externamente são absorvidos pelas células vegetais e então transferidos para células dos insetos ou fungos.

Hoje, a principal desvantagem da estratégia não-transformativa de RNAi é que a medida que a planta cresce, novas folhas precisam ser pulverizadas para garantir a proteção, enquanto as plantas transgênicas podem expressar dsRNA continuamente. Esse fato implica em aumento no custo, entretanto, os produtores podem optar por aplicações foliares de dsRNA direcionadas para a praga alvo, com efeitos ambientais menos agressivos que os produtos utilizados atualmente, algo procurado cada vez mais pelos consumidores.

Diante do grande número de pesquisas que vêm sendo realizadas, espera-se que os produtos à base de RNAi cheguem ao mercado na forma de pulverizáveis para aplicação foliar, injeção no tronco, imersão radicular ou tratamento de sementes. Por usarem essa abordagem para silenciar genes sem introduzir mudanças hereditárias no genoma, acredita-se que não sejam regulamentados como produtos geneticamente modificados (GMs), reduzindo assim, o tempo e os processos para liberação de uso.

E os custos para aplicação de dsRNAs no campo? Os custos para síntese de dsRNA vem caindo significativamente ao longo dos últimos anos, atingido um preço de aproximadamente $60,00 dólares/grama em 2018. No entanto, ainda é necessário o desenvolvimento de alternativas para formulação de dsRNA, com objetivo de aumentar a eficiência e o tempo de atividade biológica das moléculas no campo. Formulações de dsRNA em nanopartículas vem sendo testadas para o controle de vírus, e os pesquisadores encontraram um aumentando significativo na vida útil da molécula quando comparado com a molécula de dsRNA não formulada.


Fique atualizado com nossos cursos! Aproveite e melhore seu manejo de percevejos!


As moléculas de dsRNAs/siRNAs, diferentemente dos pesticidas comuns, são compostos biocompatíveis, pois ocorrem naturalmente na natureza, bem como dentro e fora dos organismos e alimentos. O dsRNA é uma molécula de RNA regular que entra naturalmente dentro das plantas e outros organismos. Estas moléculas são processadas pela maquinária de silenciamento gênico, convertidas em siRNAs e finalmente degradadas por processos celulares naturais. Algumas barreiras a serem ultrapassadas durante esse processo são a degradação potencial de dsRNA antes da ingestão, decomposição por nucleases na saliva e/ou no trato gastrointestinal, degradação de dsRNA na hemolinfa e/ou mecanismos de transporte de dsRNA dentro do organismo. Tais processos podem levar a ineficiência do silenciamento gênico ou ainda à resistência, e precisam ser levados em consideração.

A proteção dos cultivos contra o ataque de pragas vem sendo baseada há muitos anos no uso de produtos fitossanitários, e muitas vezes, por uma série de fatores acaba sendo ineficiente. Nesse contexto, a abordagem SIGS abre um leque de possibilidades para pragas de difícil controle, como insetos que se alimentam de raízes e seiva, vírus e patógenos de plantas, especialmente em culturas perenes (por exemplo, frutas como uva, maçã e citros), onde a transformação da planta requer alto investimento e tempo de desenvolvimento. Há ainda muito a ser elucidado sobre a aplicação da tecnologia RNAi através de vias não-transformativas, porém sem dúvidas, a sua utilização merece destaque e num futuro próximo, espera-se que o resultado das pesquisas sobre a utilização de RNAi estejam disponíveis aos produtores agrícolas, assim como já ocorre para plantas GMs.

Mais informações pode ser encontradas no capítulo completo: Nontransformative Strategies for RNAi in Crop Protection

Confira também: RNA de interferência (RNAi): Uma nova estratégia para a proteção de plantas e supressão de resistência

Autores: Deise Cagliari¹, Naymã Dias¹, Ericmar Ávila dos Santos², Moises Zotti³.

Informações dos autores:

¹Doutoranda do Programa de Pós-graduação em Fitossanidade, Universidade Federal de Pelotas.

²Mestrando do Programa de Pós-graduação em Entomologia, Universidade Federal de Pelotas.

³Professor do Programa de Pós-graduação em Fitossanidade, Universidade Federal de Pelotas.

SEM COMENTÁRIO

DEIXE UMA RESPOSTA

Esse site utiliza o Akismet para reduzir spam. Aprenda como seus dados de comentários são processados.