bancos, Notas de estudo de Engenharia Agrícola

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34 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento

Bancos Genéticos de Plantas, Animais e Microrganismos

REPORTAGEM

Garantia da Segurança Alimentar do Terceiro Milênio

Maria Fernanda Diniz e Lucas Tadeu Ferreira

diversidade biológica ou biodiversidade engloba todas as espécies de plan- tas, animais e microrga- nismos, além dos ecos- sistemas e dos processos

ecológicos dos quais essas espécies fazem parte. Estima-se que a diversi- dade global das espécies de plantas superiores gira em torno de 300 a 500 mil, das quais 267 mil foram identifica- das ou descritas. Dessas, aproximada- mente 30 mil são comestíveis e cerca

de sete mil são cultivadas ou coletadas pelo homem para alimentação ou uso industrial.

O Brasil é o país mais rico em biodiversidade de todo o Planeta. Em seu território encontram-se 20% do conjunto de plantas, animais e micror- ganismos existentes na face da terra. Apenas em plantas superiores, o Brasil possui ao redor de 21% das 267 mil espécies já classificadas no mundo, sendo que entre essas, 7% são endêmi- cas, ou seja, só ocorrem no país.

Além disso, a enorme e super vari- ada biodiversidade brasileira, dividida em seus principais biomas (Amazônia,

Pantanal, Mata Atlântica, Cerrado, Ca- atinga, Campos e Florestas Meridio- nais), acolhe ainda a maior riqueza do Planeta em genes tropicais. Esses genes, quando estudados e caracteri- zados, tornam-se instrumentos muito importantes para cientistas e pesquisa- dores, que podem utilizá-los em pro- gramas de melhoramento genético ou em pesquisas de biotecnologia, que visam à produção de plantas transgêni- cas com características relevantes para o desenvolvimento sustentável da agri- cultura, e para a melhoria da qualidade alimentar e ambiental.

Só esses dados já seriam mais do que suficientes para demonstrar a enor- me responsabilidade que temos para com a humanidade, não só para pre- servar essas espécies e evitar a sua erosão genética, como também utilizá- las de maneira sustentável, garantindo assim a segurança alimentar dos po- vos.

Segurança alimentar para o terceiro milênio

O potencial de uso da diversidade biológica pode ser observado e mane- jado por meio dos recursos genéticos que são formados pelas espécies de plantas, animais e microrganismos com valor sócio-econômico atual ou futuro para o homem.

Esses recursos constituem a parte essencial da biodiversidade e são res- ponsáveis pelo desenvolvimento sus- tentável da agricultura e da agroindús- tria. A conservação desses recursos e o estudo dos genes neles contidos são estratégicos para satisfazer as crescen- tes demandas alimentares da popula- ção mundial. Hoje, cerca de 60% dos

Germoplasma de pimenta Foto: Cláudio Bezerra

Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento 35

alimentos que chegam à mesa dos consumidores em grande parte do mundo, são baseados em apenas qua- tro produtos: batata, arroz, trigo e mi- lho.

O Brasil, a despeito de sua megabi- odiversidade, tem a metade de sua energia alimentar baseada em apenas três dessas espécies vindas do exterior: arroz, trigo e milho. A mandioca, por exemplo, que é originária do Brasil, contribui com apenas 7% da alimenta- ção dos brasileiros e é o principal alimento para 200 milhões de africanos em 31 países. Os principais recursos genéticos vegetais originários do Brasil são o amendoim, o cacau, a seringuei- ra, a castanha do Brasil, o caju, o abacaxi, entre outros.

A utilização sustentável da imensu- rável riqueza genética que tem à sua disposição é, sem dúvida, um passo determinante para que o Brasil atinja o apogeu de um país desenvolvido no decorrer desse novo milênio, que ago- ra se inicia. A agricultura e a pecuária são as grandes chances do Brasil au- mentar a geração de empregos, bens e serviços e, acima de tudo, melhorar a qualidade de vida da sua população.

Conservação e uso de recursos genéticos no Brasil

A conservação e uso dos recursos genéticos no Brasil é coordenada pela Embrapa Recursos Genéticos e Biotec- nologia, uma das 39 unidades de pes- quisa da Embrapa, localizada em Bra- sília, DF. O sistema de conservação, utilização e estudo de recursos genéti- cos liderado pela Unidade, em parceria com uma rede de instituições espalha- das por 36 localidades diferentes do país, contempla 142 bancos de germo- plasma. Esse trabalho é desenvolvido por meio do Sistema de Curadorias de Germoplasma, que aproveita as facili- dades do SNPA (Sistema Nacional de Pesquisa Agropecuária) e conta com a participação de algumas universida- des. Estão sendo mantidas, nesses bancos, mais de 250 mil amostras de plantas, animais e microrganismos.

O Sistema de Curadorias tem como responsabilidade a coleta e manuten- ção de todas as informações sobre a disponibilidade e uso dos recursos genéticos, visando sempre ao aumento

de sua variabilidade genética. O Sistema tem ainda como atribuições o acompanhamento e a supervisão de todo o manejo dos recursos gené- ticos, que inclui desde a introdução (importação), intercâmbio (troca de germoplasma com outras instituições), quarentena para evitar a entrada de pragas e doen- ças, expedições de coleta, caracterização, avaliação, multiplicação, conserva- ção (dentro e fora do ha- bitat das espécies), até a sua regeneração, quando for o caso.

Animais em risco de extinção guardam tesouros genéticos

A conservação de re- cursos genéticos tem tam- bém grande impacto na área animal. O Banco Bra- sileiro de Germoplasma Animal (BBGA), também coordenado pela Embra- pa Recursos Genéticos e Biotecnologia, conta hoje com mais de 30 mil doses de sêmen e cerca de 250 embriões de raças de ani- mais domésticos ameaça- dos de extinção, congela- dos em nitrogênio líquido, a uma temperatura de 196ºC abaixo de zero, onde po- dem permanecer por cerca de 2000 anos.

Também conhecido como “Arca de Noé Tecno- lógica”, esse Banco tem como principal objetivo

preservar o material genético de ra- ças de animais domésticos que, mui- tas vezes, se encontram no Brasil desde a época da colonização, e que foram adaptados, ao longo do pro- cesso evolutivo, para as condições encontradas nos diferentes biomas

Germoplasma de cacau Foto: Cláudio Bezerra

Germoplasma de milho Foto: Cláudio Bezerra

Variabilidade genética de caupi (feijão) Foto: Cláudio Bezerra

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brasileiros. Esses animais podem ser considerados verdadeiros tesouros ge- néticos, já que possuem características de rusticidade e adaptabilidade, como resistência a doenças e parasitas, como o carrapato, e podem ser utilizados em programas de melhoramento genético ou em cruzamento com outras raças mais produtivas.

Apesar de todas essas qualidades, as raças de bovinos, caprinos, ovinos, eqüinos, asininos e suínos, introduzi- das no Brasil pelos colonizadores por- tugueses e espanhóis, correm sério risco de extinção. Desprezadas pelos produtores, que as substituíram, ao longo dos séculos, por outras conside- radas mais produtivas, essas raças são vistas pelos cientistas como um “pool” de genes, desenvolvidos no decorrer de séculos de seleção natural e de fundamental importância para a utiliza- ção no melhoramento genético animal.

A preservação dessas espécies é garantida pela coleta e conservação do material genético. Expedições de cole- ta desse material são realizadas siste- maticamente por todo o país, na busca de remanescentes dessas raças, a fim de que possam ser incorporados ao Banco. Sêmen, embriões e ovócitos

(óvulos) são armazenados em boti- jões de nitrogênio líquido, a uma temperatura de 196º C negativos, formando um importante Banco de germoplasma, com duração pratica- mente infinita. Esse tesouro gelado, considerado a “mina do futuro” guar- da genes potencialmente importan- tes para a melhoria do padrão gené- tico do rebanho brasileiro e, conse- quentemente, para o desenvolvimen- to da pecuária nacional.

Além do material congelado, exis- tem, espalhados por todo o país, núcleos de criação dos animais, em outras unidades de pesquisa da Em- brapa, empresas estaduais de pesqui- sa e universidades. As instituições contam ainda com o apoio de alguns criadores que mantêm pequenas po- pulações desses animais, o que con- tribui decisivamente para a sua so- brevivência e manutenção da pureza genética.

A Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia está desenvolvendo um trabalho que prevê a caracterização genética desses animais, a partir do DNA. Esse trabalho permitirá o ma- peamento dos genes e a formação de uma “identidade” para cada raça. Os

resultados possibilitarão a análise do grau de parentesco entre elas.

Técnicas de biotecnologia de repro- dução animal, como a recuperação de óvulos de vacas vivas, denominada punção folicular (que permite a obten- ção de até 40 bezerros de uma única vaca doadora), bem como a fecundação in vitro, a clonagem e a transgenia, também são determinantes para garantir o futuro dessas raças.

O trabalho de conservação de recur- sos genéticos animais, em parceria com outras instituições brasileiras, já produ- ziu resultados favoráveis. Diversas ra- ças foram resgatadas e hoje estão livres da ameaça de extinção, como é o caso das raças bovinas Mocho Nacional, Ca- racu e Curraleiro, que podem ser consi- deradas exemplos de sucesso na luta pela preservação. Elas inauguraram o trabalho de conservação desenvolvido pela Embrapa, em conjunto com empre- sas estaduais de pesquisa, universida- des e criadores privados, e, hoje, volta- ram a ser criadas por pecuaristas organi- zados em associações. Assim como essas, outras raças de animais domésti- cos vêm despertando o interesse dos produtores e, em breve, também estarão livres do “fantasma” da extinção.

Plântula micropropagada de baunilha

Foto: Cláudio Bezerra

Micropropagação de mandioca in vitro. Três fases de desenvolvimento

Foto: Cláudio Bezerra

Banco ativo de germoplasma de Arachis

Foto: Cláudio Bezerra

Flamulina velutipes (talo veludo) produzido pela técnica "Jun-Cao"

adaptado pela Embrapa Foto: Cláudio B. Melo

Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento 37

Microrganismos que valem macromilhões

A conservação dos recursos gené- ticos vegetais, animais e microrganis- mos, que inclui obtenção, identifica- ção, caracterização e disponibilização, constitui prática indispensável ao de- senvolvimento da pesquisa científica e tecnológica no mundo moderno de hoje. Nesse contexto, os recursos ge- néticos microbianos são de extrema importância para as áreas industrial, farmacêutica, agropecuária e de pre- servação ambiental.

Os microrganismos vêm ainda se tornando cada vez mais importantes como veículos fixadores de nitrogênio atmosférico nas plantas e na diluição de adubos fosfatados. Outros têm im- portância na agroindústria, destacan- do-se os produtores de alternativas energéticas como o etanol e o biogás, além dos produtores de ácidos orgâni- cos, enzimas, vitaminas, e dos micror- ganismos empregados em processos milenares como produção de bebidas, queijos, vinhos, iogurtes e outros ali- mentos.

O recente advento da engenharia genética permitiu ainda a produção de microrganismos geneticamente modi- ficados para o desenvolvimento de processos e produtos de interesse só- cio-econômico. Os efeitos dessas no- vas tecnologias têm produzido grande impacto em processos biotecnológi- cos, não somente nas áreas da saúde e energética, mas, principalmente, na

agropecuária. Portanto, tornou-se im- perativa a conservação, não apenas do material microbiano obtido da natureza, como também dos micror- ganismos alterados por manipulação em laboratório, que estão sujeitos a patentes e que necessitam de cole-

ções depositárias. São conhecidos mais de l.500 mi-

crorganismos encontrados na nature- za capazes de controlar pragas agrí-

colas de interesse econômico. Um número menor de microrganismos é também mencionado como antagôni- cos aos patógenos de plantas. Bactéri- as, fungos e vírus são empregados eficientemente na substituição de de- fensivos agrícolas como os inseticidas,

herbicidas e fungicidas. Mais de l00 bactérias, 700 vírus, 750 fungos foram isolados de insetos e reconhecidos como causadores de doenças neles

Pleurotus flabeliforme produzido pela técnica "Jun-Cao" adaptada pela Embrapa Foto: Cláudio Bezerra

Sementes conservadas a -20oC

Foto: Cláudio Bezerra

Cultura de fungo armaze- nada em nitrogênio líquido

Foto: Cláudio Bezerra

Cultura de fungo liofilizada Foto: Cláudio Bezerra

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mesmos. Além disso, esses microrga- nismos representam uma fonte de genes que podem ser utilizados em organismos geneticamente modifica- dos, como é o caso dos mais de 100 genes diferentes de Bacillus thurin- giensis, os quais codificam proteínas eficazes contra nematóides, protozo- ários e várias outras pragas.

No Brasil, ainda é bastante inci- piente a pesquisa de recursos genéti- cos microbianos, devido, principal- mente, à realização de poucas expe- dições de coleta no seu vasto territó- rio e à reduzida exploração de mate- riais isolados. Assim, a tarefa de ob- tenção de germoplasma microbiano

Cavalo Selvagem de Roraima Fotos cedidas pelos autores

Touro Patuá Foto: Claúdio B. Melo

Cabra Azul - Animais em perigo de extinção Foto: Claúdio Bezerra

Agentes de Controle Biológico

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

Nº armazenado

663 21 1 302 2 404 101

1 234 3 1 5 171 77 171 1

29 45 1

6 54 1 15

84 2393

Banco de Germoplasma de Agentes Microbianos de Controle Biológico em 1998

brasileiro e sua conservação, com o objetivo de melhorar o desempe- nho de processos de valor econô- mico, é altamente significativo para o desenvolvimento de pesquisas agropecuárias no Brasil. Existe um enorme potencial na coleta de mi- crorganismos que podem ter utili- dade no controle biológico de pra- gas.

Estudos com vírus, bactérias e fungos já produziram, em nosso meio, resultados muito promisso- res, como o fungo Metarhizium anisopliae para o controle de cigar- rinha da cana-de-açúcar; o baculo- vírus para o controle da lagarta da soja, bem como as bactérias Baci- llus sphaericus, no controle de di- versas espécies de mosquitos, e B. thu- ringiensis, no contro- le da lagarta do car- tucho do milho.

Atualmente já existem processos bastante eficientes de preservação e manu- tenção de microrga- nismos em países como os Estados Unidos, Inglaterra e Japão. Outros man- têm coleções de cul- turas microbianas com finalidades es- pecíficas. Na maioria dos casos, essas co- leções não são apro- priadas para regiões tropicais e/ou não estão disponíveis.

Assim, a Embra- pa Recursos Genéti- cos e Biotecnologia vem mantendo um banco de germoplas- ma de agentes mi- crobianos de contro- le biológico, com o qual desenvolve ati- vidades de levanta- mento, coleta, isola- mento, caracteriza- ção e conservação, com vistas a selecio- nar microrganismos patogênicos a pragas

de culturas agrícolas, em coopera- ção com diversas instituições que mantêm convênios e acordos de cooperação com a Embrapa.

Neste banco, são mantidas cole- ções especializadas de diversos agentes microbianos de controle biológico. Essas coleções contam hoje com, aproximadamente, 2.400 acessos (ver quadro abaixo) e pro- movem um intenso intercâmbio de isolados entre as Unidades da Em- brapa e com outras instituições de pesquisa. A manutenção e a expan- são desse banco permitirá a dispo- nibilização desses agentes para es- tudos e uso no controle biológico, além de melhorar o conhecimento científico desses patógenos.

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