Biotecnologia na produção de alimentos e os benefícios
de seu uso no Brasil
Convencional X Transgenia
MELHORAMENTO TRADICIONAL DE PLANTASCaracterística
desejada
X
Muitas característicaspodem ser transferidas
PlantaDoadora
VariedadeComercial
Nova Variedade
Característicadesejada
+
Apenas a Característicadesejada é transferida
BIOTECNOLOGIA DE PLANTAS
DoadorVariedadeComercial
Característicadesejada
Nova Variedade
Vacinas Recombinantes
Vacinas de subunidade Vacinas vetorizadas (BCG) Vacinas de DNA
Pneumonia enzoótica suína Leptospirose Anaplasmose Tuberculose bovina
Vacinas de DNA
Compostas de DNA plasmidial capaz de expressar uma proteína antigênica no interior de células transfectadas, induzindo uma
resposta imune
Vacinas vetorizadasVetores viraisVacina contra peste bovinaVacina contra raivaLeucemia felina viralPoliovírus
Plantas como biofábricas
Cólera
Diarréia
Hepatite B
Gripe Aviária
Febre Aftosa
Plantas Vacinas
Plantas Produtoras de Remédios, vacinas:
Unicamp tem 2 patentes: milho produtor de
insulina de hormônio de crescimento.
Aplicação direta de microrganismos
A maioria dos produtos lácticos contém
altos níveis de bactérias viáveis
a definição legal de iogurte em muitos países
inclui a presença de bactérias viáveis (vivas)
probióticos somente podem execer sua ação
benéfica se as bactérias forem viáveis
culturas starter;
flavour, (sabor e
aroma); proteólise;
autólise; produtos
probióticos; inibição de
microrganismos
deterioradores e
patogênicos
proteínas, ácidos nucléicos, carboidratos e células
Enzimas para muitas aplicações
DetergentesAs enzimas auxiliam na remoção de manchas, sem danificar as fibras e renovando as cores dos tecidos, além de ser um produto natural e 100% biodegradável.
PapelAs enzimas podem reduzir drasticamente a quantidade de cloro necessária para o branqueamento do papel. Logo estará disponível uma enzima que vai ser capaz de eliminar por completo o uso do cloro.
TêxtilUtilizadas para dar o efeito “Stonewashed" ao jeans, diminuindo os riscos de danos às máquinas e tecidos causados pela utilização de pedras no processo de lavagem.
CouroUtilizadas na limpeza, proporcionam maciez e flexibilidade ao couro, eliminando a necessidade de solventes químicos.
PanificaçãoUtilizando-se enzimas na
preparação do pão, o processo de envelhecimento
pode ser retardado, mantendo o pão "fresco" por
mais tempo.
Sucos e VinhosUtilizadas para aumentar a produtividade na extração da polpa das frutas e para
melhorar a cor e aroma dos vinhos.
XaropeUtilizadas para extração do
açúcar de outras fontes como o amido de milho, sem
a utilização de equipamentos especiais e
ácidos fortes.
Enzimas para muitas aplicações
Como essa história começou?
Há muito tempo atrás...
Domesticação das Plantas
Tomate cultivado (esquerda) e a espécie selvagem aparentada Lycopersicon
pimpinellifolium (direita; 1cm).Fonte: Prakash, 2001
Domesticação
Repolho selv. Couve 500 a. C. Repolho 100 d.C.
Couve-flor 1400 Brócolis 1500 Couve-de-bruxelas 1700
Domesticação
Domesticação
1ª geração de plantas GM
Transformação “natural” de plantas
• Agrobacterium rhizogenes e Agrobacterium tumefaciens são patógenos naturais das plantas.
• Estas bactérias transferem parte de seu DNA para as células vegetais
Agrobacteriumtumefasciens
Transformação via Agrobacterium
Legislação Brasileira
Lei de Biossegurança
Nº 11.105 – 2005
Estabelece normas de segurança e fiscalização para atividades que envolvem OGMs e seus derivados
Decreto de Rotulagem
Nº 4.680 – 2003
Acordos Internacionais
Convenção da Biodiversidade Biológica
Protocolo de Cartagena
CODEX Alimentarius
Aprovação Comercial OGM
Avaliação da Segurança de uma planta GM
Aprovações no Brasil
Algodão
Algodão
• Espécies nativas: G. mustelinum and G. barbadense L.
• Controle de insetos e tolerancia a herbicidas: esforço para reduzir perdas nos campos de algodão.
• Características vêm do Bacillus thuringiensis (Bt); ummicrorganismo encontrado no solo.
• Atualmente, plantam-se 145 mil hectares de algodão Bt a uma taxa de adoção de 15%.
• Em 2010/2011, espera-se que os agricultores brasileiros plantem 250 mil hectares a uma taxa de adoção de 25%.
• Benefícios– Redução no uso de água (aproximadamente 42.5 milhões de litros),
– Redução no consumo de óleo diesel (350 mil litros),
– Redução na emissão de CO2 (7.96 kg por ha).
Milho
• O milho é o 2º grão mais cultivado do mundo. • Apenas o México e a Guatemala podem ser considerados
as terras natais do milho. • O Brasil planta 5 milhões de hectares de milho GM. A
área plantada cresceu 3,7 milhões de há. Quase 400% de crescimento em relação ao ano anterior (20008).
• In 2010/2011, a taxa de adoção do milho Gm entre os agricultores brasileiros deve ser de 65%.
• Benefícios:– Redução no uso de água (quase 248,7 milhões de litros),– Redução no consumo de óleo diesel (2.07 milhões de litros), – Redução na emissão de CO2. (5.5 mil toneladas de CO2), – Redução de 20,8% no volume de pesticidas usados no milho resistente
a insetos.
Milho
Milho GM e seus derivadosem alimentos e rações
Soja
Soja
• Uma primeira soja GM com tolerancia ao Glifosato foi aprovada em 1998.
• A Embrapa desenvolveu uma soja transgênica resistente a vírus.
• Atualmente, (2008/2009) 16.2 milhões de hectares foram plantados com soja GM. A taxa de adoção é de 71%.
• Em 2010/2011, os agricultores brasileiros devem plantar 17,2 milhões de hectares com uma taxa de adoção GM de 75,6%.
• Benefícios: – Redução no uso de água (1.7 bilhões de litros),
– Redução no consumo de óleo diesel (13.9 milhões de litros),
– Redução nas emissões de CO2 (1,423.5 mil toneladas de CO2),
– Redução na aplicação de defensivos químicos (22.7 mil toneladas)
Soja e seus derivados em alimentos
Porcentagem de uso de soja, milho e derivados na indústria
Rotulagem
Genome Project –Brazilian Financial Support
FAPESP ONSA (Organization for Nucleotide Sequencing and Analysis)Virtual Genomics Institute - 30 laboratories related to research institutions of São Paulo State. More than 200 cientists involved.
CNPQ Regional Network 240 scientists in 48 institutes
Genome already sequenced (2006):
Plants: sugar cane, coffee, eucalypt, orange, corn, guaraná;
Phytopathogenic Microorganisms: Xyllela fastidiosa, Crimitelles perniciosa – (witches’ broom disease in cocoa)
Pathogenic Microorganisms: Schistosoma mansoni, Paracoccidioides brasiliensis, Xanthomonas 3 spp.
Industrial Microorganisms: Chromobacterium violaceum
Head and neck cancer genome
Post-Genome Project –Brazilian Financial Support
• Transcriptome Project: Fapesp, CTC, Ethanol Producers, Embrapa, Unicamp, IAC, several Universities
- Sugarcane, coffee, eucalypt
- cancer genes – development of cancer diagnose Kits - USP
FAPERJ
Proteomic Network
35 researchers in different areas – 5
laboratories of 3 scientific institutions –
(interaction between sugar cane protein and
Nitrogen fixation, Xyllela, etc)
Genes associated to sugar production, identified in these projects, are already been used for the production of transgenic plants with increased
levels of sucrose.
Biocombustíveis e Biotecnologia
Novas variedades GM desenvolvidas por empresas brasileiras públicas e privadas: 40% mais açúcar, IR e HT
Em 10 anos, com o dobro da produtividade de etanol por hectare, o Brasil produzirá mais de 15 bilhões nas mesmas
áreas utilizadas atualmente.
Futuro Próximo: As variedades GM também resistentes ao estresse abiótico (terras secas), fixação simbiótica de
nitrogênio
E ...
-Desempenho melhorado de leveduras, resistentes ao
etanol, etc.
- A Utilização de Biomassa Celulósica só pode ser feita
por meio da Biotecnologia
Biotecnologia no BrasilSoja: Embrapa/Basf (gene): (Já aprovada) Tolerância a Herbicidas- Sementes
Disponíveis em 2011/2012; resistência a insetos; tolerância a seca; outra tolerância a herbicida
Café: resistência a vírus, melhora de aroma; tolerância a seca
Mamão Papaya: resistência a vírus
Arroz: tolerância a herbicida; resistência a seca
Batata: resistência a vírus
Plantas como biofábricas: IX fator de coagulação sanguínea; insulina; hormônio do crescimento, biomoléculas de prevenção ao câncer e muito mais...
resistência a vírus (a ser aprovado em 2011)
Cana-de-açúcar: resistência a seca; mais sacarose; resistência a insetos; tolerância a herbicidas; resistência a vírus; etc..
Feijão Transgênico
Estimativa:
Pesquisa mercado ~ 8-10 anos
Gasto total ~ $50-100M
Biotecnologia: Desenvolvimento eInvestimentos Relacionados *
Ano 0 1 2 4 6 8 93 5 7 10Prospecção Fase I Fase II Fase III Fase IV
Gene/identificatção24-48 meses
Testar conceito12-24 meses
P&D inicial12-24 meses
P&D avançado12-24 meses
Regulamentação12-36 meses
• High throughput screening
• Teste em plantas modelo
• Otimização do gene• Transformação genética• Bioensaios• Testes em contenção e campo
• Seleção de eventos• Bioensaios• Testes de campo• Avaliação de risco• Novas
transformações
• Introgressão e seleção de genótipos
• Testes de campo• Avaliação agronômica• Melhoramento
genético• Estudos de
biossegurança
• Regulamentação• Multiplicação de
sementes
$2-5M(5%)
$5-10M(25%)
$10-15M(50%)
$15-30M(75%)
$20-40M(90%)
Gas
tos
(Pro
bab
ilid
ade
de
Suce
sso
)
•Numeros (tempo, duração, despesas, e probabilidade de sucesso) são estimados. Os números podem variar para cada projeto
Benefícios da Biotecnologia no Brasil
Economia do uso de água nas pulverizações de defensivos
Benefícios da Biotecnologia no Brasil
Economia no uso de óleo diesel
Benefícios da Biotecnologia no Brasil
Economia na emissão de CO2
Benefícios da Biotecnologia no Brasil
Economia no uso de defensivos químicos
Benefícios da Biotecnologia no Brasil
Benefícios por lavoura e por segmento
Obrigada