Escape Gênico e Trangênicos - Dispersão Gênica

Escape Gênico e Trangênicos - Dispersão Gênica

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Fluxo gênico é a troca da informação genética entre indivíduos, populações ou espécies. Em plantas, no sentido amplo, o fluxo gênico pode-se estabelecer pelo movimento de pólen ou sementes. Na realidade, o fluxo gênico é uma medida da fertilização, no caso de pólen, ou estabelecimento de indivíduos férteis, no caso de sementes, em razão da distância percorrida da fonte até o local onde a dispersão ocorreu (Levia e Kerster, 1974).

Obviamente, nem todo pólen disperso causa fertilização e nem toda semente dispersa estabelece indivíduos férteis. Dessa forma, o fluxo gênico, no sentido restrito, pode ser muitas vezes menor que o fluxo gênico potencial. Adicionalmente, a forma do grão de pólen e a habilidade de dispersão inerente a cada tipo de semente podem não ser bons estimadores do fluxo gênico no sentido restrito, porque a probabilidade de fertilização/estabelecimento pelo pólen/semente pode variar com a distância, além de outros fatores.

O fluxo gênico pode ser mensurado de forma direta ou indireta. O método mais comum para se medir o fluxo gênico de forma direta em plantas é o baseado na observação da dispersão dos grãos de pólen ou das sementes, o que permite a estimativa do fluxo gênico potencial ou da dispersão gênica. Outros métodos diretos utilizam marcadores genéticos, e, nesse caso, pode-se estimar o fluxo gênico real. Um método simples é introduzir ou identificar uma planta em uma população com característica única, bem como analisar sua freqüência na população da geração seguinte (Latta et al., 1998). Um método mais sofisticado que pode ser utilizado e que requer o uso de marcadores moleculares para identificar o pai de famílias de meios-irmãos foi descrito por Dow e Ashley (1998). Se o marcador molecular é altamente polimórfico, como no caso dos microssatélites, e o número de pais potenciais é relativamente pequeno, o pai de cada semente pode ser identificado de forma precisa.

Os métodos indiretos utilizam a distribuição da variância genética para se inferir a intensidade de fluxo gênico. Os dados mais informativos dessas análises são aqueles sobre a freqüência alélica para um ou mais locos discretos.

Métodos de Estimação

Os métodos diretos de estimação do fluxo gênico somente medem esse fenômeno no instante em que a observação for coletada. No entanto, os métodos indiretos medem o fluxo gênico médio, ao refletirem os efeitos acumulativos da variação temporal na distribuição espacial da dispersão e do estabelecimento ocorridos ao longo dos anos (Slatkin, 1985). Se dispersões raras de longa distância ocorreram na formação da população, os métodos diretos podem, na verdade, subestimar o fluxo gênico (Campbell e Dooley,

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1992). Entretanto, as estimativas obtidas pelos métodos diretos podem fornecer valores inflacionados nos casos em que a deriva genética eliminou alelos da população (Rasmussen e Brodsgaard, 1992).

Para que um transgene seja disperso por pólen, o doador e o receptor deste devem compartilhar o mesmo habitat, florescer na mesma época e ser sexualmente compatíveis. Para que a dispersão tenha impacto evolucionário, o embrião do híbrido F1 deve ser capaz de produzir uma planta híbrida que tenha habilidade para se reproduzir sexual ou assexualmente.

Os dados acumulados ao longo de mais de um século de hibridação entre plantas, desde Mendel no final do século XIX e durante todo o século X, com o melhoramento de plantas, permitem o estabelecimento de alguns princípios para os cruzamentos intra e interespecíficos. Estes dados sugerem que já existe substancial conhecimento da taxa de fecundação cruzada e da compatibilidade sexual para várias espécies de importância econômica.

Dispersão de Pólen entre Variedades da Mesma Espécie

Uma das maneiras de se determinar a freqüência de polinização cruzada de uma variedade transgênica a diferentes distâncias é circundá-la por outra variedade nãotransgênica similar quanto ao período de florescimento. A parcela experimental deve possuir um círculo central com, por exemplo, 1 m de diâmetro, no qual a variedade nãotransgênica receptora de pólen é plantada.

Circundando o círculo central, planta-se a variedade transgênica doadora de pólen com 10 m de diâmetro, por exemplo. O restante da área experimental deve ser plantado com a variedade não-transgênica, 50 metros. Se a espécie é de polinização entomófila, uma população representativa do agente polinizador (colméia etc.) deve ser convenientemente posicionada. A coleta de amostras para análise pode ser realizada a cada intervalo de 1 m distante das plantas transgênicas, conforme ilustrado na Figura 9.1. Os valores aqui apresentados são apenas ilustrativos. As dimensões da parcela experimental variam com a espécie e com outras particularidades do experimento.

50m 10m

Figura 9.1 – Croqui de uma parcela experimental para determinação da dispersão gênica.

A obtenção dos dados para análise deve ser realizada com as sementes coletadas nas plantas não-transgênicas. Em muitos casos, se a polinização ocorrer, o indivíduo híbrido será hemizigótico, isto é, não existirá alelo correspondente no cromossomo homólogo: Aa, heterozigoto; e A_, hemizigoto. As sementes das plantas amostradas devem ser semeadas e as plantas, analisadas quanto à característica transgênica. Para comprovação da origem da característica, os indivíduos que a manifestarem podem ser

Dispersão Gênica 95 submetidos à transferência de Southern (Southern blotting), para se confirmar a presença do transgene.

Especial atenção deve ser dada à definição do tamanho da parcela doadora do pólen transgênico e ao número de plantas não-transgênicas amostradas no experimento.

Dispersão de Pólen Envolvendo Diferentes Espécies

O escape gênico depende, conforme visto em outros capítulos, da compatibilidade sexual entre as espécies. Para avaliar a compatibilidade entre diferentes espécies, uma revisão da literatura pode estabelecer um referencial inicial. Entretanto, se a hibridação é difícil ou apresentar limitado sucesso, o número de artigos na literatura pode não refletir o número de tentativas realizadas por diferentes grupos de pesquisa, uma vez que a tendência é publicar apenas os resultados positivos. Em uma análise dos trabalhos publicados, observou-se que uma distinção deve ser feita nos casos de hibridação natural em condições de campo, hibridações via polinização manual e hibridações com uso de resgate de embriões. A hibridação com significado prático nos casos de acesso ao risco de escape gênico não deve incluir aquelas hibridações resultantes do auxílio de técnicas especiais de cultura de tecidos.

Conseqüências da Dispersão Transgênica É razoável assumir que, uma vez que as variedades transgênicas estejam sendo cultivadas em larga escala, a dispersão gênica poderá ocorrer, porém com diferentes níveis de impacto no meio ambiente; obviamente que cada característica vai determinar os riscos a ela inerentes. Algumas das mais comuns características presentes nos transgênicos são consideradas a seguir:

Tolerância a Herbicidas

A transferência da tolerância a um herbicida para espécies silvestres não deve trazer maiores conseqüências às populações nativas, uma vez que os herbicidas normalmente não são utilizados nos ambientes silvestres. Dessa forma, a expectativa é de que, em várias situações, não haja impacto decorrente desse escape gênico nos ecossistemas. Se a população de uma espécie daninha adquire o gene para tolerância a dado herbicida, os indivíduos portadores do gene podem não ser controlados pelo herbicida. Se este for importante para o controle da espécie daninha em uma cultura em especial e não existirem outras opções, então o controle dessa espécie pode tornar-se problema.

Normalmente, os riscos decorrentes de eventual escape gênico podem ser contornados, posto que para a maioria das espécies agronômicas de importância econômica, como soja, arroz, cana, trigo, canola e muitas outras, existem herbicidas recomendados com diferentes mecanismos de ação. Se eventualmente genes conferindo tolerância a herbicidas com diferentes mecanismos de ação forem introduzidos em uma variedade ou em diferentes variedades da mesma espécie, existirá, então, a possibilidade de que a espécie daninha sexualmente compatível com a cultura adquira também a tolerância múltipla aos herbicidas.

Resistência a Pragas e Doenças

O impacto da transferência da resistência a uma praga ou doença a uma espécie sexualmente compatível dependerá da pressão da praga ou doença sobre a espécie receptora. Se existem populações silvestres que são atacadas pela praga ou doença, então a transferência do gene correspondente à resistência a essas pragas ou doenças poderá conferir

Dispersão Gênica 97 vantagem competitiva ao receptor e potencializar sua capacidade de invasão, colonização e persistência.

O escape de um gene de resistência para parentes silvestres de uma espécie cultivada pode aumentar a pressão de seleção sobre o patógeno ou sobre o inseto, induzindo-os a desenvolver nova virulência. A co-evolução do patógeno com o hospedeiro está bem documentada na literatura. A história do melhoramento convencional de plantas tem sido de contínua disputa entre melhoristas desenvolvendo novas variedades e patógenos ou insetos quebrando a resistência. A co-evolução é discutida, em detalhes, no capítulo 6.

Outras Características

Muitas outras características neutras, do ponto de vista da vantagem competitiva, estão sendo introduzidas em diferentes culturas. Por exemplo, existem vários grupos de pesquisadores trabalhando com a composição química dos ácidos graxos da soja e da canola para produzir óleos comestíveis mais saudáveis ao homem, bem como outros tipos de óleos para fins industriais (Murphy, 1994).

Conforme mencionado anteriormente, a biossegurança desses transgênicos também deverá ser avaliada antes de sua liberação.

Literatura Consultada

Arias, D.M.; Rieseberg, L.H. 1994. Gene flow between cultivated and wild sunflowers. Theoretical and Applied Genetics 89: 655-660.

Barber, S. 1999. Transgenic plants: field testing and commercialisation including a consideration of novel herbicide resistant oilseed rape (Brassica napus L.). In: Gene flow and agriculture: relevance for transgenic crops. Proceedings of a symposium held at Keele, UK; BCPC Symposium Proceedings No.72.

Bhatia, C.R; Mitra, R. 1998. Biosafety of transgenic crop plants. Proceedings of the Indian National Science Academy. Part B. Reviews and Tracts. Biological- Sciences, 64: 293-318.

Borém, A. 2000. Escape gênico: os riscos do escape gênico da soja no Brasil. Biotecnologia Ciência e Desenvolvimento 10: 101-107.

Borém, A. 2001. Avaliação dos riscos de escape gênico. Biotecnologia Ciencia e Desenvolvimento 18: 54-59.

Borém, A. e Giudice, M.P. 2000. Variedades transgenicas: solucao ou ameaca. Informe Agropecuario 21: 14-19.

Campbell, D.R. e Doodey, J.L. 1992. The spatial scale of genetic differentition in a humming bird-pollinated plant-comparison of models of isolation by distance. Americam Naturalist 139: 735-748.

Cançado, G.M.A. 2000. Plantas transgênicas e biossegurança. Informe Agropecuário 21:89-96.

Daniell, H. 1999. GM crops: public perception and scientific solutions. Trends in Plant Science 4: 467-469.

Dow, B.D. e Ashley, M.V. 1998. High levals of gene flow in bur oak revealed by paternity analysis using microsatellites. Journal of Heredity 89:62-70.

Ghosh, N.; Varma, N.S.; Kapur, A. 2000. Gene escape studies on transgenic Indian Mustard (Brassica juncea). Cruciferae Newsletter 2: 27-28

Ghosh, P.K.; Ramanaiah, T.V. 2000. Indian rules, regulations and procedures for handling transgenic plants. Journal of Scientific and Industrial Research. 59: 114-120.

Greef, W. 1999. A long term perspective on Ag-biotech. In:

Gene flow and agriculture: relevance for transgenic crops. Proceedings of a symposium held at Keele, 3- 37pp. BCPC Symposium Proceedings No.72. British Crop Protection Council.

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Hemming, D. 1999. Gene flow and agriculture: relevance for transgenic crops. AgBiotechNet. 1999, 1: ABN 020, 6 p. http:-w.agbiotechnet.com.

Jorgensen, R.B.; Hauser, T.P.; Mikkelsen, T.R.;

Ostergaard, H. 1996. Transfer of engineered genes from crop to wild plants. Trends in Plant Science 1: 356-358.

Latta, R.G.; Linhart, Y.B.; Fleck, D. e Elliot, M. 1998.

Direct and indired estimates of seed versus pollen moviment within a population of ponderosa pine. Evolution 52:61-67.

Lefol, E.; Danielou, V.; Darmency, H.; Boucher, F.; Maillet,

J.; Renard, M. 1995. Gene dispersal from transgenic crops. I. Growth of interspecific hybrids between oilseed rape and the wild hoary mustard. Journal of Applied Ecology 32: 803-808.

Levin, D.A. e Kerter, H.W. 1974. Gene flow in seed plants. Evolutionary Biology 7:139-220.

Loop, C.B.; Buttel, F.H.; Hoban, T.J.; Gould, F.; Beachy,

R.N.; Bendahmane, M.; Nickson, T.E.; McKee, M.J.; Ho, M.W.; Matten, S.R.; Robinson, M; Hardy, R.W.F. 1998. Agricultural biotechnology and environmental quality: gene escape and pest resistance. In: Segelken J.B.(ed.); NABC-Report. No. 10, 165 p. National Agricultural Biotechnology Council Press.

McPartlan, G.C. e Dale, P.J. 1994. An assessment of gene transfer by pollen from field-grown transgenic potatoes to non-transgenic potatoes and related species. Transgenic Res. 3:216-225.

Murphy, D.J. 1994. Designer oil crops breeding, processing and biotechnology. Weinhein: VCH Press. 97p.

Pohl; Orf, M; Brand, U.; Driessen, S.; Hesse, P.R.; Lehnen,

M.; Morak, C.; Mucher, T.; Saeglitz, C.; Soosten; C, von.; Bartsch, D.; von, Soosten, C. 1999. Overwintering of genetically modified sugar beet, Beta vulgaris L. subsp. vulgaris, as a source for dispersal of transgenic pollen. Euphytica 108: 181-186.

Rasmussen, I.R. e Brodsgaard, B. 1992. Gene flow inferred from seed dispersal and pollinator behavior campared to DNA analysis of restriction site variation in a patchy population of Lotus corniwlatus L. Oecologia 89:277-283.

Raybould, A.F.; Clarke, R.T.; 1999. Defining and measuring gene flow. In: Gene flow and agriculture: relevance for transgenic crops. Proceedings of a symposium held at Keele, 41-48 p. BCPC Symposium Proceedings No.72; British Crop Protection Council.

Raybould, A.F.; Mogg, R.J.; Clarke, R.T.; Gliddon, C.J. e

Gray, A.J. 1999. Variation and population structure at microsatellite and isozime loci in wild cabbage (Brassica oleracea L.) in Dorset (UK). Genetic Resource and Crop Evolution 46:351-360

Rieger, M.A.; Preston, C.; Powles, S.B. 1999. Risks of gene flow from transgenic herbicide-resistant canola (Brassica napus) to weedy relatives in southern Australian cropping systems. Australian Journal of Agricultural Research 50: 115-128.

Scheffer, J.A. e Dale, P.J. 1994. Opportunites for gene transfer from transgenic oilseed rape (Brassica napus) to related species. Transgenic Res. 3:263-278.

Slatkin, M. 1993. Isolation by distance in equilibrium and non-equilibrium populations. Evolution 47:264-279.

Vavilov, N.I. 1926 Studies on the origin of cultivated plants. Leningrado: Institute of Applice Botany and Plant-Breeding.

Vries, G.E.1999. Past, present and future considerations in risk assessment when using GMO's. In: Workshop Proceedings, Leeuwenhorst Congress Centre Noordwijkerhout, the Netherlands,160 p.

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