Plantas Transgênicas
A produção de plantas melhoradas geneticamente iniciou-se no século XIX, quando as primeiras células isoladas começaram a ser cultivadas. O passo para essa nova ciência ocorre em três etapas.
A primeira é a obtenção do gene a ser incorporado, o qual é normalmente encontrado na natureza e deverá ser isolado dos demais genes do organismo doador. Ele deve ser então incorporado em vetor para se processar a transformação. A Segunda etapa consiste na técnica de introdução do gene na planta receptora. Os métodos de transformação e melhoramento vegetal como: via Agrobacterium, biobalística, eletroporação,microinjeção e a aplicação direta de DNA. A terceira etapa depende do poder de regeneração da célula em uma nova planta, por meio de cultura de tecido. De nada valeria se o gene não incorporar na célula receptora sem estabelecer a regeneração da planta.
Geralmente, são utilizados plasmídeos bacterianos como vetores na clonagem do gene de interesse, para a transformação genética de plantas. Os plasmídeos bacterianos são independentes do DNA cromossômico, capazes de autoreplicação, por isso facilmente manipulado no processo de transformação genética.
A técnica da Agrobacterium foi a primeira a ser usada, as agrobactérias são microorganismos que vivem no solo e tem capacidade de penetrar em algumas espécies vegetais, estas causam doenças, que gera prejuízo agrícola.
A Agrobacterium tumefaciens pode penetrar em plantas, causando a galha-da-coroa (tumor vegetal). Esta bactéria possui um plasmídeo indutor de tumor denominado Ti, parte do qual é incorporado no DNA da planta hospedeira, que passa a produzir hormônios vegetais e opinas (compostos sintetizados para a nutrição da bactéria).
Hoje através da engenharia genética o plasmídeo Ti é modificado, de forma que ele deixe de expressar genes não-essenciais para transformação, por genes de interesse - a resistência de pragas e doenças agrícolas -, transformando o plasmídeo Ti em um vetor natural de transformação de plantas. Essas linhagens de Agrobacterium que perderam todo, ou parte de seu T-DNA, passam a ser incapazes de produzir tumores nas plantas hospedeiras.
Na transformação mediada por Agrobacterium é necessário que a bactéria fique em contato com explantes, com potencial regenerativo, como segmentos de folhas jovens, embriões zigóticos, entrenós, cotilédones etc. A técnica consiste em colocar o explante na presença do vetor de transformação (Agrobacterium) contendo o gene de interesse onde eles são co-cultivados. As bactérias então infectam o tecido vegetal iniciando o processo de transferência e transformação do genoma da planta. A seguir o tecido é cultivado em meio de regeneração contendo antibiótico para eliminação da Agrobacterium e um agente seletivo para identificar as células transformadas. Essas plantas transformadas são então, regeneradas in vitro e posteriormente aclimatadas.
Por ser uma técnica fácil e de baixo custo, ultimamente e a mais utlizada.
- Técnica da biobalística:(biológico + balística = biobalística) em razão da alta velocidade imprimida aos microscópicos projéteis revestidos com DNA. Essa técnica consiste no uso de partículas diminutas (1,0 a 1,5 mm) de tungstênio ou ouro, que são revestidas com DNA a ser transferido. As partículas podem ser aceleradas por ar comprimido (Hélio), onda de choque elétrico e pólvora entre outros; com força suficiente para penetrarem na camada exterior da parede das células de um tecido alvo, com isto, uma quantidade de DNA das partículas localiza-se no núcleo das células do tecido utilizado, o qual passa incorporar o novo DNA.
- Técnica de Eletroporação: consiste na indução de poros na membrana celular de protoplastos por meio de pulsos elétricos de alta voltagem. Permitindo a entrada do vetor de transformação contendo o gene de interesse para o interior da célula, como os poros são reversíveis, ou seja, fecham-se novamente depois de terminada a aplicação do pulso elétrico, os protoplastos podem regenerar-se em novas plantas transformadas.
- Técnica de Micro-injeção: foi desenvolvida principalmente para transformação Gênica em animais e posteriormente adaptada para plantas. Consiste na micro-injeção de DNA direto no núcleo de protoplastos ou em inflorescências, mesmo sendo uma técnica trabalhosa, ela apresenta resultados comprovadamente positivos. São utilizados tubos microcapilares para se fazer a introdução do DNA nas células sem afetar a sua viabilidade. Cada célula tem de ser manipulada individualmente. Já foram alcançados resultados positivos em: milho, trigo, soja fumo, arroz, cevada girassol e outras.
- Técnica Direta no DNA: consiste em cultivar em um mesmo meio de cultura plasmídeos quiméricos e protoplastos. Os plasmídeos são então incorporados aos protoplastos, pelo processo de endocitose. A freqüência de assimilação dos plasmídeos é normalmente baixa, mas pode ser elevada com a adição de PEG (polietileno glicol) ou pela eletroporação. Até o presente momento nenhuma barreira à transformação direta tem sido observada, indicando que este método pode ser, teoricamente, utilizado por qualquer espécie, sendo o seu maior problema a dificuldade de regeneração do protoplasto
A empresa Monsanto, foi a primeira a produzir plantas de fumo contendo gene de resistência a antibióticos, modificadas para produzir proteínas de outros organismos. Depois outros tipos de plantas foram produzidos como: petúnia, tomate, batata, girassol, algodão, soja, maçã, milho e outros. Exemplos de plantas com resistência a pragas e herbicidas.
- Milho com gene Bt (Bacilus thuringiensis) que confere resistência a insetos lepidópteros
- Milho e soja RR (Round up Ready) que confere resistência ao herbicida Roud up, cujo princípio ativo é o glifosate.
- Algodão com os genes Bt (Bacilus thuringiensis) e RR (Round up Ready).
O melhoramento procura transferir genes ou alterar os que já estão nas plantas, para torná-las mais produtivas, nutritivas, resistentes a doenças e pragas e mais fáceis de ser cultivadas.
Em maio de 1994, Nos Estados Unidos foi aprovado a primeiro produto transgênico para o uso comercial, o tomate modificado para que durasse mais tempo para estragar.