Biotecnologia agrícola - Agricultural biotechnology

A biotecnologia agrícola , também conhecido como Agritech , é uma área da ciência agrícola que envolve a utilização de técnicas e ferramentas científicas, incluindo engenharia genética , marcadores moleculares , diagnósticos moleculares , vacinas , e de cultura de tecidos , para modificar organismos vivos: plantas , animais e microrganismos . A biotecnologia agrícola é um aspecto da biotecnologia agrícola que tem sido amplamente desenvolvido nos últimos tempos. Os traços desejados são exportados de uma espécie particular de colheita para uma espécie totalmente diferente . Essas safras transgênicas possuem características desejáveis ​​em termos de sabor, cor das flores, taxa de crescimento, tamanho dos produtos colhidos e resistência a doenças e pragas.

História

Os fazendeiros manipularam plantas e animais por meio de reprodução seletiva por décadas de milhares de anos para criar as características desejadas. No século 20, uma onda de tecnologia resultou em um aumento na biotecnologia agrícola por meio da seleção de características como o aumento da produtividade, resistência a pragas, resistência à seca e resistência a herbicidas. O primeiro produto alimentar produzido por meio da biotecnologia foi vendido em 1990 e, em 2003, 7 milhões de agricultores estavam utilizando culturas biotecnológicas. Mais de 85% desses agricultores estavam localizados em países em desenvolvimento.

Técnicas de modificação de safra

Criação tradicional

O cruzamento tradicional tem sido usado há séculos para melhorar a qualidade e a quantidade da safra. O cruzamento acasala duas espécies sexualmente compatíveis para criar uma variedade nova e especial com as características desejadas dos pais. Por exemplo, a maçã honeycrisp exibe uma textura e sabor específicos devido ao cruzamento de seus pais. Nas práticas tradicionais, o pólen de uma planta é colocado na parte feminina de outra, o que leva a um híbrido que contém informações genéticas de ambas as plantas-mãe. Os melhoristas de plantas selecionam as plantas com as características que procuram transmitir e continuam a criar essas plantas. Observe que o cruzamento só pode ser utilizado na mesma espécie ou em espécies estreitamente relacionadas.

Mutagênese

As mutações podem ocorrer aleatoriamente no DNA de qualquer organismo. Para criar variedade nas plantações, os cientistas podem induzir mutações aleatoriamente nas plantas. A mutagênese usa a radioatividade para induzir mutações aleatórias na esperança de descobrir a característica desejada. Os cientistas podem usar substâncias químicas mutantes , como metanossulfonato de etila , ou radioatividade para criar mutações aleatórias no DNA. Jardins atômicos são usados ​​para transformar culturas. Um núcleo radioativo está localizado no centro de um jardim circular e elevado do solo para irradiar as plantações circundantes, gerando mutações dentro de um determinado raio. Mutagênese por radiação era o processo usado para produzir toranjas vermelho rubi .

Poliploidia

A poliploidia pode ser induzida a modificar o número de cromossomos em uma cultura para influenciar sua fertilidade ou tamanho. Normalmente, os organismos têm dois conjuntos de cromossomos , também conhecidos como diploidia . No entanto, seja naturalmente ou por meio do uso de produtos químicos, esse número de cromossomos pode mudar, resultando em mudanças na fertilidade ou no tamanho da cultura. Melancias sem sementes são criadas dessa maneira; uma melancia cromossômica de 4 conjuntos é cruzada com uma melancia cromossômica de 2 conjuntos para criar uma melancia estéril (sem sementes) com três conjuntos de cromossomos.

Fusão de protoplasto

A fusão de protoplastos é a união de células ou componentes celulares para transferir características entre espécies. Por exemplo, o traço de esterilidade masculina é transferido de rabanetes para repolhos vermelhos por fusão de protoplastos. Esta esterilidade masculina ajuda os criadores de plantas a fazerem colheitas híbridas.

Interferência de RNA

Interferência de RNA (RNAIi) é o processo no qual o mecanismo de uma célula de RNA para proteína é desativado ou desativado a fim de suprimir genes. Este método de modificação genética funciona interferindo com o RNA mensageiro para interromper a síntese de proteínas, silenciando efetivamente um gene.

Transgênicos

Os transgênicos envolvem a inserção de um pedaço de DNA no DNA de outro organismo para introduzir novos genes no organismo original. Essa adição de genes ao material genético de um organismo cria uma nova variedade com características desejadas. O DNA deve ser preparado e embalado em um tubo de ensaio e então inserido no novo organismo. Novas informações genéticas podem ser inseridas com a biolística . Um exemplo de transgênicos é o mamão arco-íris, que é modificado com um gene que lhe confere resistência ao vírus da mancha anelar do mamão .

Edição de genoma

A edição do genoma é o uso de um sistema enzimático para modificar o DNA diretamente dentro da célula. A edição do genoma é usada para desenvolver canola resistente a herbicidas para ajudar os agricultores a controlar ervas daninhas.

Conteúdo nutricional melhorado

A biotecnologia agrícola tem sido usada para melhorar o conteúdo nutricional de uma variedade de culturas em um esforço para atender às necessidades de uma população crescente. A engenharia genética pode produzir safras com maior concentração de vitaminas. Por exemplo, o arroz dourado contém três genes que permitem às plantas produzir compostos que são convertidos em vitamina A no corpo humano. Este arroz nutricionalmente melhorada foi concebido para combater a principal causa mundial de blindness- deficiência de vitamina A . Da mesma forma, o projeto Banana 21 trabalhou para melhorar a nutrição em bananas para combater as deficiências de micronutrientes em Uganda. Ao modificar geneticamente as bananas para conter vitamina A e ferro, a Banana 21 ajudou a promover uma solução para as deficiências de micronutrientes por meio do recipiente de um alimento básico e importante fonte de amido na África. Além disso, as safras podem ser projetadas para reduzir a toxicidade ou para produzir variedades com alérgenos removidos .

Genes e características de interesse para as culturas

Traços agronômicos

Resistência a insetos

Uma característica muito procurada é a resistência a insetos . Esta característica aumenta a resistência da cultura às pragas e permite um rendimento mais alto. Um exemplo dessa característica são as plantações geneticamente modificadas para produzir proteínas inseticidas originalmente descobertas em ( Bacillus thuringiensis ). Bacillus thuringiensis é uma bactéria que produz proteínas repelentes de insetos que não são prejudiciais ao homem. Os genes responsáveis ​​por essa resistência a insetos foram isolados e introduzidos em muitas culturas. Milho e algodão Bt são agora comuns, e feijão nhemba , girassol , soja , tomate , tabaco , nozes , cana-de-açúcar e arroz estão todos sendo estudados em relação ao Bt.

Tolerância a herbicidas

As ervas daninhas provaram ser um problema para os agricultores por milhares de anos; eles competem por nutrientes do solo, água e luz solar e são mortais para as plantações. A biotecnologia ofereceu uma solução na forma de tolerância a herbicidas. Os herbicidas químicos são pulverizados diretamente nas plantas para matar as ervas daninhas e, portanto, a competição, e as safras resistentes aos herbicidas têm a oportunidade de florescer.

Resistência a doenças

Freqüentemente, as plantações são afetadas por doenças transmitidas por insetos (como pulgões ). A disseminação de doenças entre as plantas cultivadas é incrivelmente difícil de controlar e antes só era controlada removendo-se completamente a cultura afetada. O campo da biotecnologia agrícola oferece uma solução por meio da engenharia genética de resistência a vírus. O desenvolvimento de safras GM resistentes a doenças agora inclui mandioca , milho e batata-doce .

Tolerância de temperatura

A biotecnologia agrícola também pode fornecer uma solução para plantas em condições extremas de temperatura. Para maximizar a produção e prevenir a morte da colheita, os genes podem ser projetados para ajudar a regular a tolerância ao frio e ao calor. Por exemplo, os mamoeiros foram geneticamente modificados para serem mais tolerantes ao calor e ao frio. Outras características incluem eficiência no uso da água, eficiência no uso do nitrogênio e tolerância ao sal.

Traços de qualidade

Os traços de qualidade incluem maior valor nutricional ou dietético, processamento e armazenamento aprimorados de alimentos ou a eliminação de toxinas e alérgenos nas plantas cultivadas.

Culturas geneticamente modificadas

Atualmente, apenas um pequeno número de safras geneticamente modificadas estão disponíveis para compra e consumo nos Estados Unidos. O USDA aprovou soja, milho, canola, beterraba sacarina, mamão, abóbora, alfafa, algodão, maçãs e batatas. Maçãs GMO (maçãs árticas ) são maçãs que não escurecem e eliminam a necessidade de tratamentos anti-escurecimento, reduzem o desperdício de alimentos e realçam o sabor. A produção de algodão Bt disparou na Índia, com 10 milhões de hectares plantados pela primeira vez em 2011, resultando em uma redução de 50% na aplicação de inseticida. Em 2014, os agricultores indianos e chineses plantaram mais de 15 milhões de hectares de algodão Bt.

Testes de segurança e regulamentações governamentais

A regulamentação da biotecnologia agrícola nos EUA se enquadra em três agências governamentais principais: O Departamento de Agricultura (USDA), a Agência de Proteção Ambiental (EPA) e a Food and Drug Administration (FDA). O USDA deve aprovar a liberação de qualquer novo OGM, a EPA controla a regulamentação do inseticida e a FDA avalia a segurança de uma cultura específica enviada ao mercado. Em média, leva quase 13 anos e US $ 130 milhões em pesquisa e desenvolvimento para que um organismo geneticamente modificado chegue ao mercado. O processo de regulamentação leva até 8 anos nos Estados Unidos. A segurança dos OGM se tornou um tópico de debate em todo o mundo, mas artigos científicos estão sendo conduzidos para testar a segurança do consumo de OGM, além do trabalho do FDA. Em um desses artigos, concluiu-se que o arroz Bt não afetou adversamente a digestão e não induziu a transferência horizontal de genes .

Referências

  • Momoh James Osamede (2016). Crop Biotechnology in Nigeria. Procedimento para workshop de pós-graduação, UNIBEN, Nigéria, 27 de abril de 2016. BENIN CITY, Nigéria