LGN 5799 - SEMINÁRIOS EMGENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS

Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas

Departamento de GenéticaAvenida Pádua Dias, 11 - Caixa Postal 83, CEP: 13400-970 - Piracicaba - São Paulo - Brasil

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AVALIAÇÃO DE IMPACTO AMBIENTAL DE MICRORGANISMOS GENETICAMENTE MODIFICADOS

Aluno: Anderson FerreiraOrientador: Welington Luiz de Araújo

AVALIAÇÃO DE IMPACTO AMBIENTAL DE MICRORGANISMOS GENETICAMENTE MODIFICADOS

Foco do seminário

Interação de MGM com a comunidade microbiana nativa:

efeito sobre comunidades benéficastransferência gênicaalteração da diversidade

Importância da comunidade microbiana

Geral:

Equilíbrio geral de ecossistemas realizando principalmente atividades de ciclagem de nutrientes

Decomposição, mudanças em características do solo, ciclos químicos, entre outros.

Na indústria:

Produção de enzimas;Produção de antibióticos;Produção de álcool;Produção de fármacos;Suplementos alimentares.

Importância da comunidade microbiana

Na indústria: Produção de protease

Foto: Biota mangue

Colônias bacterianas crescidas em meio de cultura com proteínas.

Importância da comunidade microbiana

Na indústria: Produção de amilase

Foto: Biota mangue

Colônias bacterianas crescidas em meio de cultura com amido. Coloração com iodo.

Importância da comunidade microbiana

Importância da comunidade microbiana

Na agricultura:

Promoção de crescimento;Fixação biológica de nitrogênio;Controle biológico de fitopatógenos;Controle biológico de insetos;Biorremediação;

Na agricultura: promoção de crescimento

Importância da comunidade microbiana

Foto: Procópio, 2007

C/ bactéria S/ bactéria

Arroz inoculado com bactéria promotora de crescimento.

Na agricultura: fixação biológica de Nitrogênio

Importância da comunidade microbiana

Nódulos de fixação de nitrogênio.

www.cnpab.embrapa.br/images

Na agricultura: controle biológico de fitopatógenos

Foto: Biota mangueFoto: Biota mangue

Teste de antagonismo contra fungo fitopatogênico. Bactéria eficiente

Teste de antagonismo contra fungo fitopatogênico. Bactéria ineficiente

Importância da comunidade microbiana

Na agricultura: controle biológico de fitopatógenos

Fungo em contato com quitinase.

Importância da comunidade microbiana

Kirubakaran & Sakthivel, 2006 Com quitinaseSem quitinase

Na agricultura: controle biológico de insetos

Foto: Rampelotti, FT

Foto: Rampelotti, FT

Postura de Tibraca limbativentris atacada pelo fungo Metarhizium anisopliae.

Postura de Tibracalimbativentris.

Importância da comunidade microbiana

Na agricultura: controle biológico de insetos

Foto: Rampelotti, FT

Tibraca limbativentrisatacado pelo fungo Metarhizium anisopliae.

Importância da comunidade microbiana

Na agricultura: biodegradação

Foto: www.quimica.com.br

Importância da comunidade microbiana

Cometabolismo

Importância dos MGMs

Indústria

AgriculturaPotencializar

Importância dos MGMs

Microrganismo “A” Microrganismo “B”

Microrganismo “B” com características do “A”

Ainda pode aumentar o potencial biodegradador, virulência, produção de enzimas, entre outros.

Importância dos MGMs

Potencializar

Colonização de Citrus sinensis pela bactéria Klebsiella pneumoniae 342

transformada com GFP (Green Fluorescent Protein).

Exemplo 1: interações entre plantas e microrganismos

Lacava et al, 2007

Importância dos MGMs

Colonização de Vitis vinifera pela bactéria Xylella fastidiosa transformada com GFP

(Green Fluorescent Protein).

Exemplo 2: interações entre plantas e microrganismos

Newman et al, 2003

Qual a importância de se avaliar o comportamento e o possível efeito sobre comunidades não alvo desses MGM?

O comportamento desses microrganismos no ambiente pode ir desde a eliminação das comunidades microbianas nativas atéa coexistência sem grandes alterações.

Importância da avaliação de impacto ambiental

Organismo Geneticamente Modificado é o organismo cujo material genético (DNA/RNA) tenha sido modificado por qualquer técnica de engenharia genética (art. 3º da Lei nº11.105, de 24.03.2005)

A obtenção de OGM envolve o uso de técnicas de engenharia genética envolvendo a tecnologia do DNA recombinante.

Obtenção de MGMs

Obtenção de MGMsClonagem do gene da β-1,4-Endoglicanase de B. pumilus

pEGLA160

Obtenção de MGMs

Expressão do gene da β-1,4-Endoglicanase de B. pumilus

Halo de degradação de CMC.

24 horas (branco)

120 horas (azul)

Taxa de Degradação

0

0,5

1

1,5

2

SR1.6/6 SREGLA AR1.6/2 AREGLA

Tratamento

(diâ

met

ro d

o ha

lo/d

iâm

etro

da

colô

nia)

Obtenção de MGMs

Expressão do gene da β-1,4-Endoglicanase de B. pumilus em Methylobacterium mesophilicum e M. extorquens

Estudos ambientais

CONAMA: Conselho Nacional do Meio Ambiente (MMA)CTNBio: Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (MCT)

ANVISA: Agência Nacional de Vigilância Sanitária (MS)IBAMA: Instituto Brasileiro de Meio Ambiente e dos Recursos Renováveis (MMA)

CIBio: Comissão Interna de BiossegurançaCQB: Certificado de Qualidade em Biossegurança

Inicialmente é preciso entender o que são“ESTUDOS AMBIENTAIS”

Avaliação de impacto ambiental

“Todos e quaisquer estudos relativos aos aspectos ambientais, relacionados à localização, instalação, operação e ampliação de uma atividade ou empreendimento apresentados como subsídio para a análise da licença ambiental requerida”

Resolução Nº 305 do CONAMA, 2002

Avaliação de impacto ambiental

Resolução Nº 305 do CONAMA, 2002

Passos para realização de estudos ambientais

1) Metodologia:descrever os procedimentos dos estudos ambientais.

2) Caracterização do OGM:características dos organismos receptor e doador, construção gênica, vetor, inserto, características ecológicas.

Avaliação de impacto ambiental

3) Áreas de Influência Direta e Indireta:definir os limites da área geográfica.

4) Diagnóstico Ambiental:caracterizar as condições ambientais atuais englobando os meios físico, biótico e sócio-econômico.

5) Análise Integrada:caracterizar as interações entre os “meios” acima citados.

Avaliação de impacto ambiental

6) Avaliação dos Impactos:Descritos, quantificados e classificados considerando:

magnitude;importância;duração;época de ocorrência; reversibilidade

O que é“RISCO AMBIENTAL”

Avaliação de impacto ambiental

“É a probabilidade que um determinado dano ocorra. Éuma medida de incerteza”

Resolução Nº 305 do CONAMA, 2002

7) Análise de risco:Avaliação, gestão e comunicação dos riscos

Três componentes necessários para configurar uma análise de risco:

Avaliação de riscoDeve considerar, caso a caso, cada organismo ou construção gênica.

Avaliação de impacto ambiental

Gestão dos riscosConsiderar as diversas opções de mitigação disponíveis, a forma da liberação do OGM no meio ambiente;

Comunicação dos riscosEstabelecer programação para a realização de audiências públicas para debater a ação, com prazos compatíveis a programação e participação da sociedade.

Avaliação de impacto ambiental

8) Medidas mitigadoras e compensatórias:visam recuperação, preservação e a conservação do meio ambiente.

9) Planos e programas ambientais:Visam contemplar aspectos básicos de avaliação, levando-se em conta o manejo sustentável dos recursos naturais.

Avaliação de impacto ambiental

10) Bibliografia:

11) Equipe técnica:

12) Glossário:

13) Relatório de Impacto no Meio Ambiente-RIMA:

Avaliação de impacto ambiental

Procedimentos para realização de experimentos e testes de campo.

Qualquer estudo ou uso de OGMs deve ser analisado pela Comissão Técnica Nacional de Biossegurança(CTNBio).

A análise é realizada caso a caso.

Biossegurança

Instrução normativa nº 3 da CTNBio

Tudo deve seguir a instrução normativa 3 ou 10 da CTNBio, as quais determinam uma série de questões a serem respondidas.

São 121 questões no total, sendo que 34 são gerais e o restante estão distribuídas entre os diferentes tipos de organismos.

Biossegurança

Distribuição das questões:34 questões de âmbito geral;12 sobre plantas;10 sobre microrganismos que vivem associados a animais;11 sobre microrganismos usados como vacinas;11 sobre microrganismos que não estão nas seções anteriores;08 sobre organismos para controle biológico;07 sobre organismos para biorremediação;

Essas questões estão relacionadas com aspectos que vão dos mais simples aos mais complexos.

Biossegurança

Exemplo de questão geral (A23):

Existe alguma evidência de que a nova característica possa ser transferida para outros organismos que ocorrem no local da liberação planejada e no ambiente ao redor?

Caso positivo:

(I) quais e com que freqüência? Liste as espécies que foram testadas e explique as razões da escolha.

(II) Que mecanismos de transferência estão envolvidos?

(III) Técnicas usadas para demonstrar transferência?

(IV) Cite qualquer possível efeito adverso resultante da transferência.

Biossegurança

Exemplo de questão para microrganismos (E7):

Que efeitos o OGM poderá causar nos organismos do solo que são benéficos a plantas (por exemplo, Rhizobiumspp., Azospirillum spp., Frankia spp., fungos micorrízicos) e que podem ser encontrados na área de teste?

Biossegurança

Biossegurança

MMA

Instrução normativa nº 3 da CTNBio

Recomendações para avaliação de impacto ambiental de MGMs no ambiente

Avaliação do risco associado com a origem, localização e função do DNA:- DNA retirado de uma planta, bactéria ou animal.

Avaliação de impacto ambiental de MGM

- DNA genômico ou plasmidial

Avaliação de impacto ambiental de MGM

- Produção de uma toxina ou de um antibiótico.

Avaliação de impacto ambiental de MGM

Avaliação da sobrevivência do MGM com o transgene:

- Microcosmo realistaEm sedimentoEm águaEm solo

- Microcosmo alteradoCom perturbações químicasCom perturbações físicasCom perturbações biológicas

Avaliação de impacto ambiental de MGM

Microcosmo: controle de temperatura, umidade, solo, luz, a fim de simular alguns aspectos do ambiente.

Avaliação de impacto ambiental de MGM

Plântulas de Eucalyptusgerminadas em substrato. Foto: Ferreira A, 2006

MGM

Espécies nativas

DNA modificado

Perturbação

Avaliação da transferência dos genes sob várias condições:

- O MGM que se pretende liberar no ambiente tem capacidade de transferir genes para outros microrganismos;

- Os transgenes resistem à degradação ambiental.

de Vries & Wckemagel, 2004; Zhu, 2006; Sanders, 2006

Avaliação de impacto ambiental de MGM

Avaliação dos possíveis efeitos estruturais ou funcionais na comunidade microbiana:

- Altera a ciclagem de nutrientes

- Altera a diversidade de microrganismos

Avaliação de impacto ambiental de MGM

Condução de testes em condições naturais de campo em pequena escala:

- Repetir os testes de microcosmo para comprovação dos resultados de laboratório.

Avaliação de impacto ambiental de MGM

Técnicas normalmente utilizadas para estudo e detecção de comunidades microbianas:

DGGE;TGGE;SSCP;T-RFLP;ARDRA;Biblioteca para análise de diversidade;PCR Tempo real.

Monitoramento

Avaliação de impacto ambiental de MGM

Glandorf et al, 2001; Zhu, 2006; Calbrix et al, 2007; Jussila et al, 2007

Artigos científicos mostram que vários fatores podem influenciar nos resultados obtidos em estudos de interação entre MGM e comunidades microbianas nativas.

Artigos de pesquisa

WAT ER RE S E ARCH (2006)

MOLECULAR ECOLOGY (2003)

Necessidade de mais estudos:poucos trabalhos realizados para avaliação do

comportamento de MGMs

Padronização de metodologias:uso metodologias diferentes para obtenção de

mesmos resultados

“System biology”:Necessidade de estudar todo sistema e não

partes ou organismos isoladamente

Perspectivas

Promoção de crescimento Fixação de NBiodegradaçãoControle biológico de insetosControle biológico de fitopatógenos

Concluindo...Im

portâ

ncia

micror

ganis

mos

nativ

os

Uso de

MGM “Coexistência”

Obrigado!!!