Biotecnologia na produção de alimentos e os benefícios de ... - CIB

Biotecnologia na produção
de alimentos e os benefícios
de seu uso no Brasil

Convencional X Transgenia
MELHORAMENTO TRADICIONAL DE PLANTAS
Característica
desejada
Muitas características
podem ser transferidas
Característica
desejada
Planta
Doadora
X
Variedade
Comercial
Nova
Variedade
BIOTECNOLOGIA DE PLANTAS
Característica
desejada
Apenas a Característica
desejada é transferida
Doador
+
Variedade
Comercial
Nova
Variedade

Vacinas Recombinantes
Vacinas de DNA
‣ Vacinas de subunidade
‣ Vacinas vetorizadas (BCG)
‣ Vacinas de DNA
‣ Pneumonia enzoótica suína
‣ Leptospirose
‣ Anaplasmose
‣ Tuberculose bovina
Vacinas vetorizadas
Vetores virais
‣Vacina contra peste bovina
‣Vacina contra raiva
‣Leucemia felina viral
‣Poliovírus
Compostas de DNA plasmidial capaz de expressar uma proteína
antigênica no interior de células transfectadas, induzindo uma
resposta imune

Plantas como biofábricas
Plantas Vacinas
‣ Cólera
‣ Diarréia
‣ Hepatite B
‣ Gripe Aviária
‣ Febre Aftosa
‣ Plantas Produtoras de Remédios, vacinas:
Unicamp tem 2 patentes: milho produtor de
insulina de hormônio de crescimento.

Aplicação direta de
microrganismos
culturas starter;
flavour, (sabor e
aroma); proteólise;
autólise; produtos
probióticos; inibição de
microrganismos
deterioradores e
patogênicos
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
proteínas, ácidos nucléicos,
carboidratos e células

Enzimas para muitas aplicações
Detergentes
As 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.
Papel
As 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.
Couro
Utilizadas na limpeza, proporcionam
maciez e flexibilidade ao couro,
eliminando a necessidade de
solventes químicos.
Têxtil
Utilizadas 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.

Enzimas para muitas aplicações
Sucos e Vinhos
Utilizadas para aumentar a
produtividade na extração
da polpa das frutas e para
melhorar a cor e aroma
dos vinhos.
Panificação
Utilizando-se enzimas na
preparação do pão, o
processo de envelhecimento
pode ser retardado,
mantendo o pão "fresco" por
mais tempo.
Xarope
Utilizadas para extração do
açúcar de outras fontes
como o amido de milho, sem
a utilização de
equipamentos especiais e
ácidos fortes.

Como essa história começou
Há muito tempo atrás...
Domesticação das Plantas

Domesticação
Fonte: Prakash, 2001
Tomate cultivado (esquerda) e a espécie
selvagem aparentada Lycopersicon
pimpinellifolium (direita; 1cm).

Domesticação
Repolho selv. Couve 500 a. C. Repolho 100 d.C.
Couve-flor 1400 Brócolis 1500 Couve-de-bruxelas 1700

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
Agrobacterium
tumefasciens

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); um
microrganismo 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

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 GM e seus derivados
em 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 Brasil
Soja: Embrapa/Basf (gene): (Já aprovada) Tolerância a Herbicidas- Sementes
Disponíveis em 2011/2012; resistência a insetos; tolerância a seca; outra tolerância a herbicida
Cana-de-açúcar: resistência a seca; mais sacarose; resistência a insetos; tolerância a
herbicidas; resistência a vírus; etc..
resistência a vírus (a ser aprovado em 2011)
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...

Feijão Transgênico

Gastos
(Probabilidade de Sucesso)
Biotecnologia: Desenvolvimento e
Investimentos Relacionados *
Estimativa:
Pesquisa
mercado ~ 8-10 anos
Gasto total ~ $50-100M
$2-5M
(5%)
$10-15M
(50%)
• Seleção de eventos
• Bioensaios
• Testes de campo
$5-10M • Avaliação de risco
• Novas
(25%)
transformações
• Otimização do gene
• Transformação genética
• Bioensaios
• Testes em contenção e campo
$15-30M
(75%)
• Introgressão e seleção
de genótipos
• Testes de campo
• Avaliação agronômica
• Melhoramento
genético
• Estudos de
biossegurança
$20-40M
(90%)
• Regulamentação
• Multiplicação de
sementes
• High throughput
screening
• Teste em plantas modelo
Ano 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Prospecção Fase I Fase II Fase III Fase IV
Gene/identificatção
24-48 meses
Testar conceito
12-24 meses
P&D inicial
12-24 meses
P&D avançado
12-24 meses
Regulamentação
12-36 meses
•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