16.16: Plantas Transgênicas

Transgenic Plants
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Transgenic Plants

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02:50 min
April 07, 2021

A tecnologia de DNA recombinante chamada transgênese é frequentemente usada para adicionar um gene estranho ou remover um gene prejudicial de um organismo. Esses organismos geneticamente modificados são chamados de organismos transgênicos.

A primeira planta transgênica foi uma planta de tabaco desenvolvida em 1983 que mostrou resistência contra o vírus do mosaico do tabaco. Desde então, muitas plantas transgênicas foram desenvolvidas e comercializadas para melhorar o valor agrícola, ornamental e hortícola de uma planta cultivada. As plantas transgênicas também podem ser usadas como biorreator para a produção de metabólitos ou proteínas economicamente importantes.

Métodos físicos de transferência de genes para plantas

Muitos métodos, como eletroporação e bombardeio de microprojéteis, podem ser usados para transferir um gene estranho para um protoplasto vegetal. Durante a eletroporação, um dispositivo fornece pulsos de alta tensão para a suspensão de protoplasto. Isso aumenta a permeabilidade do protoplasto, permitindo que o DNA estranho entre na célula e se integre ao genoma da planta.

Em contraste, durante o bombardeio de microprojéteis ou o método biolístico, partículas esféricas feitas de tungstênio ou ouro (microprojéteis) são revestidas com o gene portador de plasmídeo de interesse. As partículas revestidas são então aceleradas a 300 a 600 m/s com um instrumento chamado pistola de partículas. O instrumento usa gás hélio de alta pressão para fornecer força propulsora que ajuda as partículas revestidas de plasmídeo a penetrar na parede celular da planta. Uma vez dentro da célula, o gene de interesse se integra ao genoma da planta. Este método pode ser usado para introduzir DNA em culturas de calos, tecidos meristemáticos, embriões imaturos, suspensões de células vegetais, etc.

Aplicações de plantas transgênicas

A tecnologia de DNA recombinante é amplamente utilizada no desenvolvimento de plantas resistentes a pragas e vírus. A técnica também é útil para modificar o teor de lipídios, amido e proteína das sementes.

Por exemplo, o arroz dourado é uma planta de arroz geneticamente modificada com valor nutricional aprimorado. Esta variedade transgênica de arroz produz β-caroteno – um precursor da vitamina A, que lhe confere uma cor dourada. É produzido pela transformação do DNA mediada por Agrobacterium, onde o DNA recombinante que carrega três genes que codificam enzimas – fitoeno sintase, fitoeno dessaturase e licopeno β-ciclase é inserido no genoma de embriões de arroz alvo. Os embriões então se desenvolvem em plantas que produzem β-caroteno. O arroz dourado foi desenvolvido para combater a deficiência de vitamina A nos países em desenvolvimento.

Algumas outras plantas transgênicas, como o algodão Bt, foram modificadas pela inserção de um gene isolado da bactéria Bacillus thuringiensis – uma bactéria gram-positiva encontrada no solo. Essas plantas transgênicas produzem cristal ou proteína “Cry” que mata insetos nocivos, tornando a planta resistente a insetos.

Transcript

As plantas transgênicas são produzidas pela introdução de um gene estranho no genoma de uma planta. Essas plantas podem ser desenvolvidas por vários motivos, incluindo resistência a vírus ou pragas, maior rendimento ou produção de proteínas terapêuticas.

Para produzir uma planta transgênica, um gene de interesse e seu promotor são introduzidos no protoplasto vegetal, uma célula vegetal sem parede celular, incubando ambos em um meio contendo polietilenoglicol.

O protoplasto recombinante é cultivado em meio estéril na presença de reguladores de crescimento e nutrientes.

As células do protoplasto crescem indefinidamente, produzindo uma massa de células indiferenciadas chamada calo. Algumas células do calo, chamadas células totipotentes, dão origem a novos brotos e raízes, que podem se desenvolver em uma planta totalmente nova.

Plantas transgênicas também podem ser criadas usando a bactéria Agrobacterium tumefaciens, uma bactéria gram-negativa encontrada no solo. Esta bactéria é um patógeno que normalmente causa doenças em plantas e contém um plasmídeo Ti que pode se integrar ao genoma de uma célula vegetal.

O plasmídeo Ti tem duas regiões de interesse – T-DNA ou região de DNA de transferência que pode ser inserida no genoma da célula hospedeira e na região de virulência para auxiliar na transferência de T-DNA para a célula hospedeira.

Este plasmídeo é modificado pela inserção de um gene desejado na região T-DNA e um gene de resistência a antibióticos para permitir o crescimento seletivo de organismos contendo plasmídeos. O plasmídeo recombinante é então inserido na bactéria aplicando um pulso elétrico para aumentar a permeabilidade celular e permitir a absorção do plasmídeo na bactéria.

O plasmídeo recombinante de Agrobacterium tumefaciens é cultivado em meio de cultura contendo antibióticos.

Partes da planta, como os nódulos cotiledonares de um tomateiro, são cortadas e incubadas no meio contendo bactérias.

As células vegetais feridas na borda do nó do tronco liberam compostos que atraem as bactérias. A bactéria infecta a planta e libera o plasmídeo recombinante, que então transfere o gene estranho para o genoma da célula vegetal.

Apenas as células transformadas com DNA recombinante e genes resistentes a antibióticos sobrevivem no meio contendo antibióticos.

As células transformadas agora formam um calo e se desenvolvem em uma nova planta transgênica carregando um transgene.