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Bancos GenØticos de

Plantas, Animais e Microrganismos REPORTAGEM

Garantia da Segurança Alimentar do Terceiro MilŒnio

Maria Fernanda Diniz e Lucas Tadeu Ferreira diversidade biológica ou biodiversidade engloba todas as espØcies de plantas, animais e microrganismos, alØm dos ecossistemas e dos processos ecológicos dos quais essas espØcies fazem parte. Estima-se que a diversidade global das espØcies de plantas superiores gira em torno de 300 a 500 mil, das quais 267 mil foram identificadas ou descritas. Dessas, aproximadamente 30 mil sªo comestíveis e cerca de sete mil sªo cultivadas ou coletadas pelo homem para alimentaçªo ou uso industrial.

O Brasil Ø o país mais rico em biodiversidade de todo o Planeta. Em seu território encontram-se 20% do conjunto de plantas, animais e microrganismos existentes na face da terra. Apenas em plantas superiores, o Brasil possui ao redor de 21% das 267 mil espØcies jÆ classificadas no mundo, sendo que entre essas, 7% sªo endŒmicas, ou seja, só ocorrem no país.

AlØm disso, a enorme e super variada biodiversidade brasileira, dividida em seus principais biomas (Amazônia,

Pantanal, Mata Atlântica, Cerrado, Caatinga, Campos e Florestas Meridionais), acolhe ainda a maior riqueza do Planeta em genes tropicais. Esses genes, quando estudados e caracterizados, tornam-se instrumentos muito importantes para cientistas e pesquisadores, que podem utilizÆ-los em programas de melhoramento genØtico ou em pesquisas de biotecnologia, que visam à produçªo de plantas transgŒnicas com características relevantes para o desenvolvimento sustentÆvel da agricultura, e para a melhoria da qualidade alimentar e ambiental.

Só esses dados jÆ seriam mais do que suficientes para demonstrar a enorme responsabilidade que temos para com a humanidade, nªo só para preservar essas espØcies e evitar a sua erosªo genØtica, como tambØm utilizÆ- las de maneira sustentÆvel, garantindo assim a segurança alimentar dos povos.

Segurança alimentar para o terceiro milŒnio

O potencial de uso da diversidade biológica pode ser observado e manejado por meio dos recursos genØticos que sªo formados pelas espØcies de plantas, animais e microrganismos com valor sócio-econômico atual ou futuro para o homem.

Esses recursos constituem a parte essencial da biodiversidade e sªo responsÆveis pelo desenvolvimento sustentÆvel da agricultura e da agroindœstria. A conservaçªo desses recursos e o estudo dos genes neles contidos sªo estratØgicos para satisfazer as crescentes demandas alimentares da populaçªo mundial. Hoje, cerca de 60% dos

Germoplasma de pimenta Foto: ClÆudio Bezerra

Biotecnologia CiŒncia & Desenvolvimento 35 alimentos que chegam à mesa dos consumidores em grande parte do mundo, sªo baseados em apenas quatro produtos: batata, arroz, trigo e milho.

O Brasil, a despeito de sua megabiodiversidade, tem a metade de sua energia alimentar baseada em apenas trŒs dessas espØcies vindas do exterior: arroz, trigo e milho. A mandioca, por exemplo, que Ø originÆria do Brasil, contribui com apenas 7% da alimentaçªo dos brasileiros e Ø o principal alimento para 200 milhıes de africanos em 31 países. Os principais recursos genØticos vegetais originÆrios do Brasil sªo o amendoim, o cacau, a seringueira, a castanha do Brasil, o caju, o abacaxi, entre outros.

A utilizaçªo sustentÆvel da imensurÆvel riqueza genØtica que tem à sua disposiçªo Ø, sem dœvida, um passo determinante para que o Brasil atinja o apogeu de um país desenvolvido no decorrer desse novo milŒnio, que agora se inicia. A agricultura e a pecuÆria sªo as grandes chances do Brasil aumentar a geraçªo de empregos, bens e serviços e, acima de tudo, melhorar a qualidade de vida da sua populaçªo.

Conservaçªo e uso de recursos genØticos no Brasil

A conservaçªo e uso dos recursos genØticos no Brasil Ø coordenada pela Embrapa Recursos GenØticos e Biotecnologia, uma das 39 unidades de pesquisa da Embrapa, localizada em Brasília, DF. O sistema de conservaçªo, utilizaçªo e estudo de recursos genØticos liderado pela Unidade, em parceria com uma rede de instituiçıes espalhadas por 36 localidades diferentes do país, contempla 142 bancos de germoplasma. Esse trabalho Ø desenvolvido por meio do Sistema de Curadorias de Germoplasma, que aproveita as facilidades do SNPA (Sistema Nacional de Pesquisa AgropecuÆria) e conta com a participaçªo de algumas universidades. Estªo sendo mantidas, nesses bancos, mais de 250 mil amostras de plantas, animais e microrganismos.

O Sistema de Curadorias tem como responsabilidade a coleta e manutençªo de todas as informaçıes sobre a disponibilidade e uso dos recursos genØticos, visando sempre ao aumento de sua variabilidade genØtica. O Sistema tem ainda como atribuiçıes o acompanhamento e a supervisªo de todo o manejo dos recursos genØ- ticos, que inclui desde a introduçªo (importaçªo), intercâmbio (troca de germoplasma com outras instituiçıes), quarentena para evitar a entrada de pragas e doenças, expediçıes de coleta, caracterizaçªo, avaliaçªo, multiplicaçªo, conservaçªo (dentro e fora do habitat das espØcies), atØ a sua regeneraçªo, quando for o caso.

Animais em risco de extinçªo guardam tesouros genØticos

A conservaçªo de recursos genØticos tem tambØm grande impacto na Ærea animal. O Banco Brasileiro de Germoplasma Animal (BBGA), tambØm coordenado pela Embrapa Recursos GenØticos e Biotecnologia, conta hoje com mais de 30 mil doses de sŒmen e cerca de 250 embriıes de raças de animais domØsticos ameaçados de extinçªo, congelados em nitrogŒnio líquido, a uma temperatura de 196”C abaixo de zero, onde podem permanecer por cerca de 2000 anos.

TambØm conhecido como Arca de NoØ Tecnológica , esse Banco tem como principal objetivo preservar o material genØtico de raças de animais domØsticos que, muitas vezes, se encontram no Brasil desde a Øpoca da colonizaçªo, e que foram adaptados, ao longo do processo evolutivo, para as condiçıes encontradas nos diferentes biomas

Germoplasma de cacau Foto: ClÆudio Bezerra

Germoplasma de milho Foto: ClÆudio Bezerra

Variabilidade genØtica de caupi (feijªo) Foto: ClÆudio Bezerra

36 Biotecnologia CiŒncia & Desenvolvimento brasileiros. Esses animais podem ser considerados verdadeiros tesouros genØticos, jÆ que possuem características de rusticidade e adaptabilidade, como resistŒncia a doenças e parasitas, como o carrapato, e podem ser utilizados em programas de melhoramento genØtico ou em cruzamento com outras raças mais produtivas.

Apesar de todas essas qualidades, as raças de bovinos, caprinos, ovinos, eqüinos, asininos e suínos, introduzidas no Brasil pelos colonizadores portugueses e espanhóis, correm sØrio risco de extinçªo. Desprezadas pelos produtores, que as substituíram, ao longo dos sØculos, por outras consideradas mais produtivas, essas raças sªo vistas pelos cientistas como um pool de genes, desenvolvidos no decorrer de sØculos de seleçªo natural e de fundamental importância para a utilizaçªo no melhoramento genØtico animal.

A preservaçªo dessas espØcies Ø garantida pela coleta e conservaçªo do material genØtico. Expediçıes de coleta desse material sªo realizadas sistematicamente por todo o país, na busca de remanescentes dessas raças, a fim de que possam ser incorporados ao Banco. SŒmen, embriıes e ovócitos

(óvulos) sªo armazenados em botijıes de nitrogŒnio líquido, a uma temperatura de 196” C negativos, formando um importante Banco de germoplasma, com duraçªo praticamente infinita. Esse tesouro gelado, considerado a mina do futuro guarda genes potencialmente importantes para a melhoria do padrªo genØ- tico do rebanho brasileiro e, consequentemente, para o desenvolvimento da pecuÆria nacional.

AlØm do material congelado, existem, espalhados por todo o país, nœcleos de criaçªo dos animais, em outras unidades de pesquisa da Embrapa, empresas estaduais de pesquisa e universidades. As instituiçıes contam ainda com o apoio de alguns criadores que mantŒm pequenas populaçıes desses animais, o que contribui decisivamente para a sua sobrevivŒncia e manutençªo da pureza genØtica.

A Embrapa Recursos GenØticos e

Biotecnologia estÆ desenvolvendo um trabalho que prevŒ a caracterizaçªo genØtica desses animais, a partir do DNA. Esse trabalho permitirÆ o mapeamento dos genes e a formaçªo de uma identidade para cada raça. Os resultados possibilitarªo a anÆlise do grau de parentesco entre elas.

TØcnicas de biotecnologia de reproduçªo animal, como a recuperaçªo de óvulos de vacas vivas, denominada punçªo folicular (que permite a obtençªo de atØ 40 bezerros de uma œnica vaca doadora), bem como a fecundaçªo in vitro, a clonagem e a transgenia, tambØm sªo determinantes para garantir o futuro dessas raças.

O trabalho de conservaçªo de recursos genØticos animais, em parceria com outras instituiçıes brasileiras, jÆ produziu resultados favorÆveis. Diversas raças foram resgatadas e hoje estªo livres da ameaça de extinçªo, como Ø o caso das raças bovinas Mocho Nacional, Caracu e Curraleiro, que podem ser consideradas exemplos de sucesso na luta pela preservaçªo. Elas inauguraram o trabalho de conservaçªo desenvolvido pela Embrapa, em conjunto com empresas estaduais de pesquisa, universidades e criadores privados, e, hoje, voltaram a ser criadas por pecuaristas organizados em associaçıes. Assim como essas, outras raças de animais domØsticos vŒm despertando o interesse dos produtores e, em breve, tambØm estarªo livres do fantasma da extinçªo.

Plântula micropropagada de baunilha Foto: ClÆudio Bezerra

Micropropagaçªo de mandioca in vitro.

TrŒs fases de desenvolvimento Foto: ClÆudio Bezerra

Banco ativo de germoplasma de Arachis Foto: ClÆudio Bezerra

Flamulina velutipes (talo veludo) produzido pela tØcnica "Jun-Cao" adaptado pela Embrapa Foto: ClÆudio B. Melo

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Microrganismos que valem macromilhıes

A conservaçªo dos recursos genØ- ticos vegetais, animais e microrganismos, que inclui obtençªo, identificaçªo, caracterizaçªo e disponibilizaçªo, constitui prÆtica indispensÆvel ao desenvolvimento da pesquisa científica e tecnológica no mundo moderno de hoje. Nesse contexto, os recursos genØticos microbianos sªo de extrema importância para as Æreas industrial, farmacŒutica, agropecuÆria e de preservaçªo ambiental.

Os microrganismos vŒm ainda se tornando cada vez mais importantes como veículos fixadores de nitrogŒnio atmosfØrico nas plantas e na diluiçªo de adubos fosfatados. Outros tŒm importância na agroindœstria, destacando-se os produtores de alternativas energØticas como o etanol e o biogÆs, alØm dos produtores de Æcidos orgânicos, enzimas, vitaminas, e dos microrganismos empregados em processos milenares como produçªo de bebidas, queijos, vinhos, iogurtes e outros alimentos.

O recente advento da engenharia genØtica permitiu ainda a produçªo de microrganismos geneticamente modificados para o desenvolvimento de processos e produtos de interesse sócio-econômico. Os efeitos dessas novas tecnologias tŒm produzido grande impacto em processos biotecnológicos, nªo somente nas Æreas da saœde e energØtica, mas, principalmente, na agropecuÆria. Portanto, tornou-se imperativa a conservaçªo, nªo apenas do material microbiano obtido da natureza, como tambØm dos microrganismos alterados por manipulaçªo em laboratório, que estªo sujeitos a patentes e que necessitam de cole- çıes depositÆrias.

Sªo conhecidos mais de l.500 microrganismos encontrados na natureza capazes de controlar pragas agrí- colas de interesse econômico. Um nœmero menor de microrganismos Ø tambØm mencionado como antagônicos aos patógenos de plantas. BactØrias, fungos e vírus sªo empregados eficientemente na substituiçªo de defensivos agrícolas como os inseticidas, herbicidas e fungicidas. Mais de l00 bactØrias, 700 vírus, 750 fungos foram isolados de insetos e reconhecidos como causadores de doenças neles

Pleurotus flabeliforme produzido pela tØcnica "Jun-Cao" adaptada pela Embrapa Foto: ClÆudio Bezerra

Sementes conservadas a -20oC Foto: ClÆudio Bezerra

Cultura de fungo armaze- nada em nitrogŒnio líquido Foto: ClÆudio Bezerra

Cultura de fungo liofilizada Foto: ClÆudio Bezerra

38 Biotecnologia CiŒncia & Desenvolvimento mesmos. AlØm disso, esses microrganismos representam uma fonte de genes que podem ser utilizados em organismos geneticamente modificados, como Ø o caso dos mais de 100 genes diferentes de Bacillus thuringiensis, os quais codificam proteínas eficazes contra nematóides, protozo- Ærios e vÆrias outras pragas.

No Brasil, ainda Ø bastante incipiente a pesquisa de recursos genØticos microbianos, devido, principalmente, à realizaçªo de poucas expediçıes de coleta no seu vasto território e à reduzida exploraçªo de materiais isolados. Assim, a tarefa de obtençªo de germoplasma microbiano

Cavalo Selvagem de Roraima Fotos cedidas pelos autores

Touro PatuÆ Foto: Claœdio B. Melo

Cabra Azul - Animais em perigo de extinçªo Foto: Claœdio Bezerra

Agentes de Controle Biológico

BactØrias entomopatogŒnicas do gŒnero Bacillus: B. cereus B. laterosporus B. pumillus B. sphaericus B. subtilis B. thuringiensis Bacillus sp. Fungos entomopatogŒnicos: Aschersonia aleyrodis Beauveria spp. Cladosporium cladosporioides Gliocladium sp. Hirsutella thompsonii Metarhizium spp. Nomuraea spp. Paecilomyces spp. Sporothrix insectorum Fungos patogŒnicos a plantas daninhas: Alternaria spp. Cercospora spp. Myrothecium spp. Outros fungos: Arthrobotrys spp. Dicyma pulvinata Harposporium anguillulae Trichoderma spp. Virus entomopatogŒnicos, sendo 98% da família Baculoviridae TOTAL

N” armazenado

Banco de Germoplasma de Agentes Microbianos de Controle Biológico em 1998 brasileiro e sua conservaçªo, com o objetivo de melhorar o desempenho de processos de valor econômico, Ø altamente significativo para o desenvolvimento de pesquisas agropecuÆrias no Brasil. Existe um enorme potencial na coleta de microrganismos que podem ter utilidade no controle biológico de pragas.

Estudos com vírus, bactØrias e fungos jÆ produziram, em nosso meio, resultados muito promissores, como o fungo Metarhizium anisopliae para o controle de cigarrinha da cana-de-açœcar; o baculovírus para o controle da lagarta da soja, bem como as bactØrias Bacillus sphaericus, no controle de diversas espØcies de mosquitos, e B. thuringiensis, no controle da lagarta do cartucho do milho.

Atualmente jÆ existem processos bastante eficientes de preservaçªo e manutençªo de microrganismos em países como os Estados Unidos, Inglaterra e Japªo. Outros mantŒm coleçıes de culturas microbianas com finalidades específicas. Na maioria dos casos, essas coleçıes nªo sªo apropriadas para regiıes tropicais e/ou nªo estªo disponíveis.

Assim, a Embrapa Recursos GenØticos e Biotecnologia vem mantendo um banco de germoplasma de agentes microbianos de controle biológico, com o qual desenvolve atividades de levantamento, coleta, isolamento, caracterizaçªo e conservaçªo, com vistas a selecionar microrganismos patogŒnicos a pragas de culturas agrícolas, em cooperaçªo com diversas instituiçıes que mantŒm convŒnios e acordos de cooperaçªo com a Embrapa.

Neste banco, sªo mantidas coleçıes especializadas de diversos agentes microbianos de controle biológico. Essas coleçıes contam hoje com, aproximadamente, 2.400 acessos (ver quadro abaixo) e promovem um intenso intercâmbio de isolados entre as Unidades da Embrapa e com outras instituiçıes de pesquisa. A manutençªo e a expansªo desse banco permitirÆ a disponibilizaçªo desses agentes para estudos e uso no controle biológico, alØm de melhorar o conhecimento científico desses patógenos.

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