Estudos CTS e transgenia: análise de materiais didáticos do ensino médio

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Transgenia da área de alimentos: uma abordagem de desenvolvimento científico e de segurança alimentar

A produção de alimentos, em quantidade e qualidade suficientes para alimentar a crescente população mundial, é um constante desafio para os governantes, pois requer a conjunção do aumento da produtividade, proteção ambiental e redução do uso de agrotóxicos. O trabalho dos geneticistas nas metodologias tradicionais de pesquisa científica, que transferiam milhares de genes e eliminavam os indesejáveis em muitos anos de trabalho, atualmente pode ser realizado em tempo relativamente curto com as chamadas técnicas de engenharia genética, abrindo uma perspectiva de maior produção de alimentos, iniciada com as culturas de tomate, batata, soja e milho nas últimas décadas do século passado e amplamente empregada hoje. No entanto, o tema da transgenia de alimentos é ainda polêmico e provoca grandes discussões na comunidade científica, principalmente em relação aos possíveis riscos à saúde e prejuízo ao meio ambiente. Com o desenvolvimento de processos agroindustriais, especificamente ao cultivo de alimentos com tecnologia de DNA recombinante, denominados como alimentos transgênicos ou ainda como alimentos geneticamente modificados, criou-se um amplo debate acerca de seus benefícios e malefícios, envolvendo nesta questão interesses conflitantes de grandes conglomerados da biotecnologia, produtores rurais dos grandes aos pequenos e consumidores com seus representantes. Nesta revisão trataremos dos principais tipos.

Estudos CTS e transgenia: análise de materiais didáticos do ensino médio

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Transgenia da área de alimentos: uma abordagem de desenvolvimento científico e de segurança alimentar

A produção de alimentos, em quantidade e qualidade suficientes para alimentar a crescente população mundial, é um constante desafio para os governantes, pois requer a conjunção do aumento da produtividade, proteção ambiental e redução do uso de agrotóxicos. O trabalho dos geneticistas nas metodologias tradicionais de pesquisa científica, que transferiam milhares de genes e eliminavam os indesejáveis em muitos anos de trabalho, atualmente pode ser realizado em tempo relativamente curto com as chamadas técnicas de engenharia genética, abrindo uma perspectiva de maior produção de alimentos, iniciada com as culturas de tomate, batata, soja e milho nas últimas décadas do século passado e amplamente empregada hoje. No entanto, o tema da transgenia de alimentos é ainda polêmico e provoca grandes discussões na comunidade científica, principalmente em relação aos possíveis riscos à saúde e prejuízo ao meio ambiente. Com o desenvolvimento de processos agroindustriais, especificamente ao cultivo de alimentos com tecnologia de DNA recombinante, denominados como alimentos transgênicos ou ainda como alimentos geneticamente modificados, criou-se um amplo debate acerca de seus benefícios e malefícios, envolvendo nesta questão interesses conflitantes de grandes conglomerados da biotecnologia, produtores rurais dos grandes aos pequenos e consumidores com seus representantes. Nesta revisão trataremos dos principais tipos.

Efeitos da dupla transgenia do eixo somatotrópico (GH/GHR) sobre aspectos estruturais e moleculares do sistema imunológico do peixe-zebra (Danio rerio)

O desenvolvimento de organismos transgênicos para o hormônio do crescimento (GH) tem sido considerado uma importante alternativa para o aumento nas taxas de crescimento animal. Entretanto, os efeitos do excesso do GH não se limitam aos processos do crescimento. Sistemas fisiológicos como o sistema imunológico, já demonstraram ser prejudicados pelo desbalanço dos níveis do GH. Tendo em vista a importância da geração de organismos transgênicos para o GH no âmbito da aquicultura, esforços se fazem necessários na elaboração de estratégias com o intuito de reduzir ou compensar os efeitos adicionais do excesso de GH. Nos hipotetizamos que a geração de peixes duplo transgênicos os quais superexpressem GH e GHR apenas no músculo esquelético, poderia ser uma possível alternativa para compensar os efeitos prejudiciais ocasionados pelo excesso de GH sobre os sistemas fisiológicos mantendo, ao mesmo tempo, as altas taxas de crescimento. Afim de testar esta hipótese, nós avaliamos a morfometria de órgãos imunes, como o timo, o rim cefálico e o baço; os conteúdos de células T CD3+ e CD4+ no timo e no rim anterior e a expressão de genes relacionados à imunidade. Contrariando as expectativas iniciais, os resultados revelaram que a superexpressão do GHR no músculo esquelético não é capaz de diminuir os efeitos danosos causados pelo GH no tamanho do timo e rim anterior e no conteúdo de células T CD3+ e CD4+ nestes órgãos. Inesperadamente, zebrafish transgênicos somente para o GHR revelaram prejuízos nos aspectos imunes similares aos observados aos transgênicos para GH. De forma geral, estes resultados indicam que a dupla transgenia para o GH/GHR não é capaz de atenuar os efeitos negativos causados pelo excess de GH sobre o sistema imunológico de zebrafish transgênicos. Além disso, a transgenia para genes componentes do eixo somatotrófico pode ainda reforçar os danos as funções imunes em transgênicos, não recuperando os danos causados pelo excesso de GH.

Produção in vitro de embriões de ovinos: uma visão crítica do método e de seu resultado a campo

A metodologia de produção in vitro de embriões de ovinos implica no desenvolvimento de meios de maturação, fertilização e cultivo que permitam aumentar a taxa de clivagem e desenvolvimento, tanto para o investimento biotecnológico em programas comerciais, quanto para sua utilização em clonagem e transgenia dessa espécie animal. Do ponto de vista da pesquisa, os ovócitos podem ser obtidos pelas técnicas de punção e slicing a partir de ovários oriundos de matadouros, ou através de aspiração folicular por laparoscopia. Como vantagem, este método permite o uso de uma mesma doadora estimulada hormonialmente em intervalos periódicos, mantida sob rigoroso controle sanitário, o que é de vital importância para a produção de biofármacos em programas que utilisem os ovinos como modelo biológico. Por outro lado, em nosso país a demanda pela multiplicação de animais de alto valor genético, seja pela produtividade ou pelo elevado valor comercial dos mesmos, impõe o desenvolvimento, adaptação e otimização das diferentes metodologias desenvolvidas ao longo dos ultimos anos em laboratórios de referência mundiais. Nesse contexto, cresce de importância o perfeito conhecimento da fisiologia dessa espécie e das raças criadas em nosso país, e da problemática da produção in vitro de seus embriões. Respeitando essas premissas, gerar o desenvolvimento de protocolos que permitam não apenas aumentar a população de ovócitos passíveis de maturação in vitro, mas de sua competência ao desenvolvimento ao estágio de blastocisto, ou, alternativamente, sua transferência a receptoras em estágios precoces do desenvolvimento, evitando assim as conhecidas perdas durante o desenvolvimento in vitro, e o baixo percentual de gestações que chegam a termo, com cordeiro saudáveis. Trata-se de um desafio, que já apresenta os primeiros resultados em nosso país, tanto na produção comercial de embriões produzidos in vitro, quanto em programas de clonagem e transgenia.

Absorção de manganês em soja RR sob efeito do glifosate

Foi levantada a hipótese de que o glifosate aplicado à soja resistente ao herbicida poderia alterar a eficiência de absorção e translocação do nutriente na planta. Com o objetivo de estudar o acúmulo e distribuição do Mn, assim como a cinética de absorção de Mn pela soja geneticamente modificada sob efeito da aplicação de glifosate, foram conduzidos dois experimentos. No primeiro, os tratamentos foram constituídos por duas cultivares de soja quase isogênicas cultivadas em solução nutritiva (Conquista e Valiosa RR com aplicação ou não do herbicida). As concentrações de Mn empregadas na solução nutritiva foram: 0; 0,085; 0,125; 0,250; e 0,500 mg L-1. Após 25 dias de cultivo, parte do total de plantas de soja transgênica foi pulverizada com o herbicida. No segundo experimento, para avaliação da cinética de absorção do Mn da cultivar Valiosa RR, as plantas foram pulverizadas com glifosate aos 26 dias de cultivo nas doses de 0, 15 e 960 g ha-1 e.a. Constatou-se que a transgenia para resistência ao herbicida não altera a nutrição mangânica na cultivar de soja Valiosa RR. Mesmo reduzindo a massa de matéria seca de raiz, o glifosate não interfere na absorção e no transporte de Mn na planta de soja transgênica. Quanto à absorção do Mn pela cultivar transgênica, os parâmetros cinéticos Km, Vmáx. e Cmín. não são alterados pelo herbicida aplicado via foliar.

Respostas da lagarta‑do‑cartucho a milho geneticamente modificado expressando a toxina Cry 1A(b)

O objetivo deste trabalho foi avaliar parâmetros biológicos da lagarta-do-cartucho do milho (Spodoptera frugiperda), alimentada com híbridos de milho Bt, que expressam a toxina Cry 1A(b), e com seus respectivos isogênicos não Bt. Os experimentos foram realizados no laboratório da Embrapa Milho e Sorgo, em Sete Lagoas, MG. Os parâmetros avaliados foram: sobrevivência de larvas após 48 horas, sobrevivência da fase larval e pré-imaginal, biomassa de larvas aos 14 dias de idade, biomassa de pupas, período de desenvolvimento larval, e não preferência alimentar de larvas do primeiro ínstar. Larvas de S. frugiperda apresentam menor sobrevivência nas primeiras 48 horas de alimentação e durante toda a fase larval, na maioria dos híbridos de milho Bt, em comparação ao milho não Bt. A biomassa de larvas e pupas foi sempre menor no milho Bt, e o período larval e o pré-imaginal, maior. Houve interação entre a toxina Cry 1A(b) e a base genética dos híbridos transgênicos, quanto à sobrevivência e à biomassa larval. Larvas recém-eclodidas de S. frugiperda apresentam preferência pela alimentação em milho não Bt.

Melhoramento genético da bananeira: estratégias e tecnologias disponíveis

A banana cultivada 107 países, em uma área de 4,1 milhões de hectares e produção de 95 milhões de toneladas, é segunda fruta mais produzida do mundo. A bananeira é atacada por vírus (CMV e BSV), fungos (Sigatoka amarela e negra, mal-do-Panamá), bactéria (Moko), nematoide e insetos (Broca do rizoma). No entanto, por meio do melhoramento genético é possível obter resistência a maioria das pragas e doenças. O centro de origem de grande parte do germoplasma de Musa spp. é o Continente Asiático, onde são encontradas bananeiras diploides, triploides tetraploides, com genomas de Musa acuminta e M. balbisiana. No melhoramento de banana, feito principalmente para resistência às doenças, são usados os seguintes métodos: introdução e seleção de clones; hibridação (cruzamentos de diploides com diploides, triploides com diploides e diploides com tetraploides); duplicação de cromossomos; mutação e transgenia. Os métodos que envolvem hibridação, embora sejam os mais usados, apresentam limitações como a partenocarpia, a esterilidade; o número variável de ploidia e a baixa produção de sementes. Todo material produzido no programa, é depois avaliado nas regiões produtoras de banana. Atualmente novas técnicas de melhoramento, baseadas em informações genéticas de Musa spp. estão sendo incrementadas.

Caracterização das proteínas caveolinas -1 e -2 na placenta de conceptos bovinos clonados transgênicos

RESUMO:A utilização da transgenia com a proteína fluorescente verde (GFP) como marcador de células de origem fetal nas placentas de clones bovinos servirá de modelo inédito para estudo morfofisiológico e imunológico da interação materno-fetal, visto que possibilitará o seu mapeamento, diferenciando as células fetais das maternas. Tal modelo terá aplicação direta, principalmente porque estes são animais que apresentam problemas em relação ao seu desenvolvimento. Com o auxílio deste modelo, pretende-se verificar o transporte de substâncias entre a mãe e o feto via endocitose, pela imunolocalização das proteínas chamadas de caveolinas. Para tanto foram utilizados 06 bovinos clonados e 30 bovinos de inseminação artificial (IA) com idade até 90 dias de gestação, os quais tiveram seu desenvolvimento interrompido mediante abate humanitário das receptoras e ovariosalpingohisterectomia, com posterior recuperação do útero gestante. Foram coletados os placentônios e o cório. Uma parte das amostras foi recortada e fixada, por imersão, em solução de parafolmaldeído a 4% ou formoldeído a 10% em tampão fosfato de sódio (PBS) a 0,1M pH 7.4, solução de Zamboni (4% de paraformoldeído, 15% de ácido pícrico, em tampão fosfato de sódio a 0,1M pH 7.4), metacarn (60% de metanol, 30% de clorofórmio, e 10% de ácido acético glacial), para verificação da morfologia e realização de imuno-histoquímica para as proteínas caveolinas -1 e -2 (CAV -1 e CAV-2). As caveolinas -1 foram localizadas nos vilos fetais e maternos, mas sua marcação mais forte foi observada no estroma endometrial. As caveolinas -2 tiveram marcação positiva no trofoblasto e membrana córioalantoide, e, especificamente em célula trofoblástica gigante binucleada. Sendo assim, os resultados mostram que a proteína CAV-1 teve uma maior expressão em relação à proteína CAV-2 e que as proteínas CAV-1 e -2 são parte da composição das cavéolas, sendo estruturas importantes e relacionadas com a transferência de moléculas para o feto, realizando a nutrição do mesmo mediante endocitose e pinocitose.

Composição química da cera epicuticular de biótipos de azevém resistente e suscetível ao glyphosate

Objetivou-se com este trabalho determinar a composição química da cera epicuticular dos biótipos de azevém (Lolium multiflorum) resistente e suscetível ao glyphosate, buscando relações entre suas características e a resistência dos biótipos ao herbicida. A cera epicuticular foi extraída e quantificada e os seus constituintes analisados por cromatografia em fase gasosa, acoplada a espectrômetro de massa (CG-EM). Para determinação da composição química, amostras de lâmina foliar foram retiradas 30 dias após a emergência das plantas, coletando-se a primeira folha com lígula totalmente visível. A quantidade de cera epicuticular extraída não diferiu entre os biótipos. Entre os compostos que constituem a cera epicuticular, os álcoois são os mais abundantes, sendo representados por apenas um composto: o hexacosan-1-ol (46,80% no biótipo resistente e 52,20% no biótipo suscetível). Ao comparar a polaridade da cera epicuticular dos biótipos de azevém, constatou-se que tanto no biótipo resistente quanto no suscetível a cera epicuticular apresentou mais de 50% de componentes polares (álcoois e aldeídos) em sua constituição, sendo esse valor igual a 69,80% no biótipo resistente e 64,94% no biótipo suscetível. Por meio da caracterização apresentada, pode-se afirmar que existem pequenas diferenças na cera epicuticular dos biótipos de azevém resistente e suscetível ao glyphosate; o biótipo resistente apresentou grau de polaridade pouco superior ao do biótipo suscetível, porém essa diferença não pode ser considerada marcante a ponto de determinar maior ou menor tolerância de um biótipo ou outro ao herbicida glyphosate.

Avaliação do uso de glyphosate em soja geneticamente modificada e sua relação com o ácido chiquímico

Com o aumento da comercialização de culturas geneticamente modificadas (GM) resistentes ao glyphosate, é importante investigar a relação entre o uso desse herbicida e seus efeitos no crescimento e desenvolvimento de plantas de soja GM, assim como sua relação com o ácido chiquímico. Nesse sentido, foi conduzido um ensaio de campo e outro em casa de vegetação, com o objetivo de verificar a influência do glyphosate no crescimento, no desenvolvimento e na qualidade dos grãos da soja GM, bem como sua exsudação radicular e posterior absorção por plântulas de soja convencional cultivada sob condições hidropônicas. O ensaio de campo foi realizado em Eng. Coelho-SP, em 2007/08, sob delineamento de blocos ao acaso com quatro repetições, com aplicações isoladas (720 e 960 g e.a. ha-1 equivalente ácido) e sequenciais de glyphosate, com intervalo de 15 dias (720/720, 960/720 e 960/720/720 g e.a. ha-1 ). Transcorridos 42 dias da última aplicação de glyphosate, foram avaliados os efeitos sobre a densidade, altura de plantas e produtividade do cv. BRS Valiosa RR. Avaliou-se também o teor de ácido chiquímico sete dias após a última aplicação de glyphosate e o conteúdo de óleo e proteína dos grãos. No ensaio em casa de vegetação, conduzido sob o delineamento inteiramente casualizado com três repetições, soja GM cv. M8045RR e soja convencional cv. Conquista foram mantidas crescendo conjuntamente em solução hidropônica após aplicação de 2.400 g e.a. ha-1 de glyphosate no cultivar transgênico. O acúmulo de ácido chiquímico foi medido por HPLC a 0, 1, 3, 7 e 10 dias após aplicação do glyphosate, determinando-se também sua concentração e de seu metabólito, ácido aminometilfosfônico (AMPA), na solução nutritiva, por GC-MS. Os resultados mostraram que nenhum parâmetro fitométrico nem a qualidade nutricional dos grãos foram alterados pelas aplicações de glyphosate. Houve acúmulo de ácido chiquímico nas plantas de soja transgênica no campo quando tratadas de forma isolada com glyphosate. Os resultados também mostraram exsudação radicular do glyphosate por soja transgênica, com posterior absorção por soja convencional. Foram detectados resíduos de glyphosate e ácido aminometilfosfônico na solução nutritiva.

Purificação, caracterização e análise da atividade bioinseticida, de um inibidor de tripsina em sementes de catanduva (Piptadenia moniliformis)

One Kunitz-type trypsin inhibitors (PmTI) was purified from Piptadenia moniliformis seeds, a tree of the sub-family Mimosoideae, by TCA precipitation, affinity chromatography on immobilized trypsin-Sepharose, DEAE cellulose (ion exchange) and Superose 12 (molecular exclusion) column FPLC/AKTA. The inhibitor has Mr of 25 kDa by SDS-PAGE and chromatography molecular exclusion. The N-terminal sequence of this inhibitor showed high homology with other family Kunitz inhibitors. This also stable variations in temperature and pH and showed a small decrease in its activity when incubated with DDT in the concentration of 100mM for 120 minutes. The inhibition of trypsin by PmTI was competitive, with Ki of 1.57 x10-11 M. The activity of trypsin was effectively inhibited by percentage of inhibition of 100%, among enzymes tested, was not detected inhibition for the bromelain, was weak inhibitor of pancreatic elastase (3.17% of inhibition) and inhibited by 76.42% elastase of neutrophils, and inhibited in a moderate, chymotrypsin and papain with percentage of inhibition of 42.96% and 23.10% respectively. In vitro assays against digestive proteinases from Lepidoptera, Diptera and Coleoptera pests were carried out. Several degrees of inhibition were found. For Anthonomus grandis and Ceratitis capitata the inhibition was 89.93% and 70.52%, respectively, and the enzymes of Zabrotes subfasciatus and Callosobruchus maculatus were inhibited by 5.96% and 9.41%, respectively, and the enzymes of Plodia. interpunctella and Castnia licus were inhibited by 59.94% and 23.67, respectively. In vivo assays, was observed reduction in the development of larvae in 4rd instar of C. capitata, when PmTI was added to the artificial diet, getting WD50 and LD50 of 0.30% and 0.33%, respectively. These results suggest that this inhibitor could be a strong candidate to plant management programs cross transgenic

Análise de cDNAs identificados em bibliotecas substrativas de cDNA para floração de variedades de cana-de-açúcar cultivadas no Rio Grande do Norte(RN): fator de transição NAC, Calmodulina e Fosfatidiltransferase

The flowering is a physiological process that it is vital for plants. This physiological process has been well studied in the plant model Arabidopsis, but in sugarcane this process is not well known. The transition of the shoot apical meristem from vegetative to flowering is a critical factor for plant development. At Brazil northeastern region, the transition to flowering in sugarcane has an important effect as it may reduce up to 60% its production. This is a consequence of the sugar translocation from stalks to the shoot apical meristem which is necessary during the flowering process. Therefore, the aim of this work was to explore and analyze cDNAs previously identified using subtractive cDNA libraries. The results showed that these cDNAs showed differential expression profile in varieties of sugarcane (early x late flowering). The in silico analysis suggested that these cDNAs had homology to calmodulin, NAC transcription factor and phosphatidylinositol, a SEC14, which were described in the literature as having a role in the process of floral development. To better understand the role of the cDNA homologous to calmodulin, tobacco plants were transformed with overexpression cassettes in sense and antissense orientation. Plants overexpressing the cassette in sense orientation did not flowered, while plants overexpressing the cassette in the antissense orientation produced flowers. The data obtained in this study suggested the possible role from CAM sequence, SEC14 and NAC in the induction/floral development pathway in sugarcane, this is the first study in order to analyze these genes in the sugarcane flowering process.

Inovações tecnológicas na caprinocultura

O largo crescimento do setor de agronegócios no Brasil tem estimulado mudanças nos sistemas produtivos, tanto na intensificação, como na profissionalização da produção. Dessa forma, os produtores têm buscado estratégias para melhor atender aos desafios da atividade pecuária atual, dentre as quais se destacam as inovações tecnológicas que devem resultar em comprovado benefício à atividade, seja pelo aumento em produtividade, seja pela melhoria na qualidade dos produtos, seja pela conscientização do respeito ao meio ambiente. Assim como em outros segmentos do agronegócio brasileiro, na caprinocultura existe uma demanda crescente pela aplicação de inovações tecnológicas, uma vez que o sistema produtivo precisa ser mais competitivo para se manter no mercado. Dentre as inovações tecnológicas aplicadas na caprinocultura, foram abordadas as mais relevantes nas áreas de reprodução (desde métodos para indução de cio até a prática da transgenia), melhoramento genético (biogenética), sanidade (inovações no diagnóstico e prevenção de doenças de maior impacto na criação), nutrição (inovações nos sistemas de alimentação) e tratamento de dejetos (diminuição de contaminantes no ambiente). A utilização conjunta das inovações tecnológicas nos diferentes segmentos associados à cadeia produtiva caprina pode fazer com que ocorram melhorias nos rebanhos assim como nos produtos gerados.