Variedades transgénicas: para uma agricultura mais ... · De onde vem a comida? II...

06-07-2012

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ESAC, 5 de Julho, 2012

Centre for Functional Ecology, Department of Life Sciences, University of Coimbra, Ap. 3046, 3001-401 Coimbra, Portugal

[email protected]

Variedades transgénicas: para uma agricultura

mais produtiva e sustentável

Jorge M. Canhoto

Sumário

II Encontro Biotecnologia e Agricultura: o Futuro é Agora

ESAC, 5-7-2012

População mundial

Plantas usadas na agricultura

Melhoramento

Agricultura ambiente

Biotecnologia e plantas transgénicas

Biotecnologia e ambiente

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Nós e as plantas


ESAC, 5-7-2012

As plantas são usada pelos humanos devido, em grande parte, a seis razões – 6F’s

Food

Fibers

Fuel

Feed

Flowers

Pharmaceuticals

Muita gente, muitos problemas


ESAC, 5-7-2012

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Muita gente, muitos problemas


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Lagos, Nigeria

14.000.000 habitantes

Aumento 600.000/ano

Terceira maior megacidade em 2015

Evolução da população


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Esperança de vida


ESAC, 5-7-2012

Esperança de vida


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Hábitos alimentares


ESAC, 5-7-2012

Crescimento económico


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Alteração de hábitos alimentares


ESAC, 5-7-2012

http://www.toonpool.com/cartoons/Meat_33436

Alteração de hábitos alimentares


ESAC, 5-7-2012

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De onde vem a comida?


ESAC, 5-7-2012

De onde vem mesmo a comida?


ESAC, 5-7-2012

12 espécies fornecem 75% da alimentação

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Temos alimentos suficientes?


ESAC, 5-7-2012

Sim, pelo menos para já

Aumento da produção


ESAC, 5-7-2012

Área necessária para produzir 1t de arroz em 1965 - 1.800 m2

Área necessária para produzir 1t de arroz em 2005 - 800 m2

Área necessária para produzir 1t de arroz em 1900

6.600 m2

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Melhoramento


ESAC, 5-7-2012

Norman Borlaug

Obtenção de novas variedades por técnicas clássicas de

manipulação do DNA

Cruzamento Selecção

Plantas F1 são cultivas e

a primeira selecção feita

na F2

Na F3 é feita uma nova

selecção

Na F4 as plantas são

cultivadas em linhas

Repetir na F5 e F6

Testes de rendimento

Melhoramento


ESAC, 5-7-2012

Tinker, 2008. In Plant Biotechnology and Genetics. John Wiley & Sons (ed. Stewart, C.N.)

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Backcrossing


ESAC, 5-7-2012

X

Planta

dadora

Gene de

resistência

Planta recorrente

Novo cultivar

O melhoramento implica variabilidade


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“Crop wild relatives”

Indução de variação (mutações)

Variação natural (landraces)

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Aumento da produção


ESAC, 5-7-2012

Diminuição da terra cultivável


ESAC, 5-7-2012

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Diminuição da terra cultivável


ESAC, 5-7-2012

Cenários para o futuro


ESAC, 5-7-2012

9,1 milhões de habitantes em 2050 (mais de 30%)

Urbanização de 70% em 2050 contra 49% actualmente

Produção de cereais deve aumentar para 3 mil milhões de toneladas contra os 2,1 actuais

80% deste aumento resultará do aumento da produtividade e 20% do aumento da área agrícola

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Biotecnologia


ESAC, 5-7-2012

Produção de mais alimento

Saúde alimentar

Alterações nos ecossistemas

Novos biomateriais, medicamentos

Plantas geneticamente modificadas


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isaaa

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As PGMs são já uma realidade


ESAC, 5-7-2012

1ha = 2,47acres

Área global com PGMs

180.000.000 ha (x20 a área de Portugal)

As PGMs já são uma realidade


ESAC, 5-7-2012

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PGMs mais cultivadas


ESAC, 5-7-2012

Quatro espécies preponderantes

www.isaaa.org

1ha = 2,47acres

Características mais importantes


ESAC, 5-7-2012

www.isaaa.org

1ha = 2,47acres

A tolerância a herbicidas e a resistência a insectos são as características mais comuns

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PGMs vs variedades tradicionais


ESAC, 5-7-2012

Em algumas espécies as variedades transgénicas ultrapassam as variedades convencionais

www.isaaa.org

1ha = 2,47acres

Países produtores


ESAC, 5-7-2012

Mais de 15 milhões de

agricultores em cerca de 30

países

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Países produtores


ESAC, 5-7-2012

Cerca de metade da área em países em desenvolvimento

Engenharia genética vs melhoramento convencional


ESAC, 5-7-2012

Proveniência do DNA

Qualquer organismo Espécies relacionadas

Genes inseridos Aleatória Gene seleccionado e gene marcador

Tempo Um ano ou menos Vários anos

Controlo Elevado Reduzido

Resultado PGM PGM

Engenharia genética Métodos convencionais

Alteração da planta original

Mínima ????

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Como são obtidas?


ESAC, 5-7-2012

Gene (transgene

ou não)

Adição ou subtracção genética

PGM Regeneração

Eliminação da actividade de

um ou mais genes

Inserção de um ou mais genes que

conferem novas características

Célula

Galha do colo

A. tumefaciens Plasmídeo Ti

T-DNA

Como são obtidas?


ESAC, 5-7-2012

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Método eficaz de regeneração


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Formação de embriões

somáticos Desenvolvimento dos embriões

Germinação Crescimento

Plantas

O DNA é comum a todos os seres vivos


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A-T G-C

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As PGMs e a produção agrícola


ESAC, 5-7-2012

Uma parte considerável da produção agrícola potencial é perdida devido a:

pragas

doenças

ervas-daninhas

factores abióticos (água, temperatura, salinidade…)

As PGMs e o meio ambiente


ESAC, 5-7-2012

A agricultura é uma actividade agressiva em termos ambientais

água

adubos

manipulação do solo

pesticidas

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As PGMs e a tolerância à secura


ESAC, 5-7-2012

A maior parte da água que consumimos é para fins agrícolas

As PGMs e a tolerância à secura


ESAC, 5-7-2012

Water, water, every where, And all the boards did shrink; Water, water, every where, Nor any drop to drink. Samuel Taylor Coleridge, 1798

Cerca de 30% da terra arável sofre de secura

http://en.wikipedia.org/wiki/Samuel_Taylor_Coleridge

http://en.wikipedia.org/wiki/1798_in_poetry

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As PGMs tolerância à secura


ESAC, 5-7-2012

A disponibilidade de água está relacionada com outros factores

temperatura

solo

salinidade

http://altrapoint.com/tag/global-warming/

A tolerância à secura é um processo complexo


ESAC, 5-7-2012

Múltiplos factores interferem com a maneira como as plantas respondem ao streesse hídrico

Controlo dos estomas

Transporte da água no xilema

Absorção radicular

A resposta ao stresse hídrico envolve muitos genes

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Genes associados à osmorregulação


ESAC, 5-7-2012

A produção e acumulação de solutos osmocompatíveis nos vacúolos é um mecanismo que permite às plantas

tolerar alguns stresses abióticos

Manitol (gene da manitol-1-fosfato desidrogenase)

Prolina (pirrolina carboxilase sintetase)

Glicina betaína (colina desidrogenase)

A transformação com estes genes permitiu aumentar a tolerância à secura

Outros genes


ESAC, 5-7-2012

Outros genes importantes na tolerância à secura são:

Proteínas NAC - Factores de transcrição (e.g. CUC2)

Aquaporinas

Transportadores

Stresse oxidativo - ROS

Hormonas (ABA, CK, JA)

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Transformação com vários genes


ESAC, 5-7-2012

Conclusões


ESAC, 5-7-2012

Apesar das resistências as PGMs vão fazendo o seu caminho

A utilização de PGMs modificadas permitirá uma agricultura mais verde

Os ganhos na produção serão consideráveis utilizando menos recursos

A Biotecnologia não é incompatível com o melhoramento convencional, antes pelo contrário

Em 30 anos, os progressos foram surpreendentes

Os encontros de Biotecnologia e Agricultura são excelentes, especialmente os jantares….e os almoços

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Can science feed the world?


ESAC, 5-7-2012

Yes, but we need to help (a lot)!

Muito obrigado


ESAC, 5-7-2012

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8th International Symposium on In Vitro Culture and Horticultural Breeding

Highlighting in vitro morphogenesis to improve plant breeding

University of Coimbra, Portugal, 2 – 7 June 2013

http://www.uc.pt/en/congressos/IVCHB2013

A não esquecer


ESAC, 5-7-2012

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