Acúmulo de ricina em sementes de mamona e silenciamento do gene em plantas geneticamente modificadas

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Tese de Aisy Botega Baldoni

RESUMO: A mamona (Ricinus communis L.) é uma oleaginosa de grande importância social e econômica. O óleo extraído de suas sementes é utilizado na produção de biodiesel e como insumo para as indústrias químicas, de cosméticos e de lubrificantes. Além do óleo extraído das sementes, sua cadeia produtiva gera subprodutos, especialmente a torta de mamona, que pode ser utilizada como adubo orgânico de boa qualidade (alta concentração de nitrogênio) ou como alimento animal (alta concentração de proteína). O principal entrave de seu uso como alimento animal é a ricina, uma proteína altamente tóxica, encontrada na semente. A ricina é uma lectina, composta por duas subunidades conhecidas como cadeias A e B. Quando ingerida a cadeia B liga-se à galactose na superfície celular, fazendo com que a proteína penetre na célula. Dentro da célula, a cadeia A, que possui atividade enzimática, inativa a subunidade 60S do ribossomo impedindo a produção de proteínas, levando a célula à morte. Os objetivos desse trabalho foram: avaliar a existência de variabilidade genética para concentração de ricina em sementes de mamona de 20 acessos do banco de germoplasma da Embrapa, estudar a distribuição e acúmulo de ricina durante o desenvolvimento da semente de mamona na cultivar BRS Energia, e realizar a transformação genética visando o silenciamento dos genes que codificam para a ricina em sementes de mamona geneticamente modificadas. Para tanto, foram utilizadas técnicas de ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay) para a quantificação da ricina nos extratos protéicos totais das sementes, análises imunocitoquímicas, utilizando microscopia de luz e eletrônica para a localização da ricina nas células do endosperma da semente e transformação genética por biobalística visando o silenciamento dessa proteína na semente de mamona, utilizando a metodologia de RNA interferente. Os resultados obtidos mostraram a existência de variabilidade para a concentração de ricina nos acessos do banco de germoplasma da Embrapa Algodão, sendo possível a seleção de genótipos com alto e baixo teor de ricina. As cultivares comerciais IAC Guarani, BRS Nordestina e BRS Paraguaçu apresentaram as menores concentrações de ricina, sendo, as mais indicadas para trabalhos de melhoramento visando à utilização da torta como ração animal. Dentre as cultivares comerciais, a BRS Energia apresentou o valor mais elevado na concentração dessa proteína. Durante o desenvolvimento das células do endosperma da semente de mamona da cultivar BRS Energia ocorreu um aumento no número de vesículas de reserva (vacúolos de armazenamento de proteínas e corpos lipídicos) e diminuição do volume citoplasmático celular. O acúmulo de ricina na cultivar BRS Energia aumentou com o desenvolvimento da semente, sendo que na semente madura (60DAP) essa concentração foi máxima. A ricina pode ser encontrada também nos cristalóides dos vacúolos de armazenamento de proteínas (PSV) e não só na matriz, contrariando observações bioquímicas anteriores em que os componentes protéicos foram encontrados apenas compartimentalizados dentro dos corpos protéicos. Na etapa relacionada à transformação genética da mamona, em cultura de tecidos, o regulador TDZ foi mais eficiente na indução de brotações que o BAP. A adição ao meio de cultura de IBA e AgNO3 foi importante para o alongamento das brotações e enraizamento dos explantes. O uso de biorreatores visando o alongamento dos explantes foi eficiente por curtos períodos. É possível obter plantas geneticamente modificadas de mamona usando imazapir como agente seletivo. O sistema de transformação genética por biobalística apresentou eficiência similar a outros sistemas de transformação de mamona.

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