Desenvolvimento de variedade brasileira de algodão GM altamente resistente ao bicudo do algodoeiro

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ribeiro, Thuanne Pires
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio.unb.br/handle/10482/35046
Resumo: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Universidade Federal de Goiás, Universidade Federal do Mato Grosso, Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, Universidade Federal da Grande Dourados— Programa em Rede Multi-Institucional do Pró-Centro-Oeste de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biodiversidade, 2019.
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spelling Desenvolvimento de variedade brasileira de algodão GM altamente resistente ao bicudo do algodoeiroPlantas - melhoramento genéticoAlgodãoPlantas transgênicasPlantas geneticamente modificadasGenética vegetalAlgodão - doenças e pragasTese (doutorado)—Universidade de Brasília, Universidade Federal de Goiás, Universidade Federal do Mato Grosso, Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, Universidade Federal da Grande Dourados— Programa em Rede Multi-Institucional do Pró-Centro-Oeste de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biodiversidade, 2019.O algodão (Gossypium hirsutum) é a cultura de maior importância quando se trata da produção de fibras no mundo. Um dos principais desafios da produção de algodão é o ataque de insetos pragas, incluindo insetos da ordem Coleóptera como o Anthonomus grandis, o bicudo do algodoeiro. O ataque deste inseto é considerado a principal praga que ocorre em plantações de algodão no Continente Americano. Atualmente, esse controle envolve muitas aplicações de inseticidas químicos, o que aumenta o custo de produção e causa danos ambientais graves. Mesmo que a principal alternativa mundial aos inseticidas seja a adoção de plantas geneticamente modificadas (GM) expressando genes de Bacillus thuringiensis, não existe nenhum evento comercial de algodão GM capaz de controlar o ataque do bicudo do algodoeiro. Com o objetivo de controlar de forma eficaz essa importante praga, por meio do uso de ferramentas biotecnológicas, plantas de algodão foram transformadas geneticamente com o gene cry10Aa, de B. thuringiensis. Através da transformação genética de plantas via biobalística o gene cry10Aa, regulado pelo promotor constitutivo uceA1.7, foi introduzido em uma cultivar de algodão brasileira (BRS-372). Eixos embrionários foram selecionados por meio da resistência ao herbicida Imazapyr conferida pelo gene ahas, gerando assim plantas transformadas. A integração estável do gene cry10Aa, assim como o número de cópias no genoma do algodão, foi confirmada nos diferentes eventos transgênicos de algodão por PCR e qPCR, respectivamente. A análise via qPCR revelou alto nível de transcrição do gene cry10Aa em eventos de algodão transgênico tanto em folhas como em botões florais. A expressão da proteína Cry10Aa nas plantas da geração T0 foi avaliada por Western blot e a análise através do ensaio de ELISA comprovou a expressão da proteína, em ambos os tecidos, botões florais e folhas, variando de 3,0 a 15,0 μg.g-1 de proteínas. A análise dos bioensaios, onde o inseto adulto se alimentava e se desenvolvia nos eventos transgênicos, demonstraram que o efeito entomotóxico foi diretamente proporcional ao nível de expressão da toxina, atingindo níveis de mortalidade de até 100%, quando comparadas com as plantas não transformadas. Além disso, foi observado que a estabilidade do transgene e o efeito entomotóxico do bicudo do algodoeiro foram mantidos nas seguintes gerações (T1, T2 e T3), cujos os níveis de expressão da toxina Cry10Aa permaneceram elevados em ambos os tecidos (botão floral e folhas), variando de 4,05 a 19,57 μg.g-1 de proteínas em de tecido fresco e a taxa de mortalidade do bicudo do algodoeiro permaneceu em torno de 100%. Todos os dados obtidos fornecem fortes evidências de que a expressão bem-sucedida do gene cry10Aa contribui para alto nível de resistência das plantas GM ao bicudo do algodoeiro. Testes adicionais foram realizados para determinar o local de inserção do gene no genoma do algodão, por meio dessa avaliação foi possível observar que o transgene foi inserido em partes do genoma que não causam alteração fenotípica a planta transgênica. Por meiode medições do nível de expressão de mRNA Cry10Aa em diferentes tecidos, foi mostrada a alta estabilidade do transgene Cry10Aa em plantas de algodão GM geração T2 e T3. As plantas apresentaram também nível de tolerância ao estresse abiótico semelhante ao algodão não transgênico e a ausência de alteração fenotípica detectáveis no rendimento sugerem a equivalência agronômica dessas plantas. Finalmente, quatro eventos de elite foram selecionados para futuros testes de campo. Desta forma, as plantas de algodão resistentes ao bicudo do algodoeiro geradas neste estudo representam um grande avanço para esse grave problema biótico que afeta a cultura do algodão e pode proporcionar uma melhoria e aumento substancial na produção de algodão em todo o mundo.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal do Nível Superior (CAPES) e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).Cotton (Gossypium hirsutum) is the most important crop when it comes to fiber production in the world. One of the major challenges of cotton production is the attack of insect pests, including insects of the order of Coleoptera such as Anthonomus grandis. The attack of this insect is considered the main plague that occurs in cotton plantations in the American Continent. Currently this control involves many applications of chemical insecticides, which increases the cost of production and causes serious environmental damage. Although the main alternative insecticides worldwide are the adoption of genetically modified (GM) plants expressing Bacillus thuringiensis genes, there is no commercial event of genetically modified (GM) cotton that can control the attack of the cotton boll weevil. To effectively control this important pest with genetic tools and biotechnology, cotton plants were genetically transformed with the gene cry10Aa, from B. thuringiensis. Through the genetic transformation of plants via biobalistics the gene cry10Aa, regulated by the constitutive promoter uceA1.7 was introduced in a Brazilian cotton cultivar (BRS-372). The embryonic axes were selected through resistance to the herbicide Imazapyr conferred by the ahas gene, thus generating transformed plants. The stable integration of the cry10Aa gene as well as the number of copies in the cotton genome was confirmed in the different cotton transgenic events by PCR and qPCR respectively. Analysis via qPCR revealed high level of cry10Aa gene transcription in transgenic cotton events in both leaflets and floral buds. The expression of the Cry10Aa protein in the T0 generation plants was evaluated by Western blot and the analysis by the ELISA assay showed the expression of the protein in both flower buds and leaves tissues varying from 3.0 to 15.0 μg.g-1 protein. The analysis of the bioassays where the adult insect was fed and developed in the transgenic events demonstrated that the entomotoxic effect was directly proportional to the level of expression of the Cry10Aa toxin reaching levels up 100% of mortality if compared to the untransformed plants. In addition, it was observed that the stability of the transgene and the entomotoxic effect of the cotton boll weevil were maintained in the following generations (T1, T2 and T3), whose expression levels of the Cry10Aa toxin remained high in both tissues, ranging from 4, 05 to 19.57 μg.g-1 of proteins in fresh tissue and the mortality rate of the cotton boll weevil remained around 100%. The data obtained provide strong evidence that the successful expression of the cry10Aa gene contributes to the high level of resistance of the genetically modified plants to the cotton boll weevil. Tests were carried out to determine the insertion site of the genome of the cotton genome, and this parameter was considered as a transgenic for genome change that did not cause phenotypic to transgenic change. Through measurements of the expression level of Cry10Aa mRNA in different tissues, a high stability of the Cry10Aa transgene was shown in GM cotton plants T2 and T3. The plants are also tolerant to stress when compared to non-transgenic cotton and without detectable phenotypic changes without yielding an agronomic equivalence of these plants. Finally, four elite events were selected for future field trials. In this way, cotton boll weevil resistant cotton plants generated in this study represent a major advance for this major biotic problem affecting cotton cultivation and it can provide a substantial improvement and increasing in cotton production worldwide.Sá, Maria Fátima Grossi deMacedo, Leonardo Lima Pepino deRibeiro, Thuanne Pires2019-07-12T17:18:08Z2019-07-12T17:18:08Z2019-07-122018-12-12info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfRIBEIRO, Thuanne Pires. Desenvolvimento de variedade brasileira de algodão GM altamente resistente ao bicudo do algodoeiro. 2018. 80 f., il. Tese (Doutorado em Biotecnologia e Biodiversidade)—Programa em Rede Multi-Institucional do Pró-Centro-Oeste de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biodiversidade, Universidade de Brasília, Universidade Federal de Goiás, Universidade Federal do Mato Grosso, Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, Universidade Federal da Grande Dourados, Brasília, 2019.http://repositorio.unb.br/handle/10482/35046info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2023-07-25T02:23:56Zoai:repositorio.unb.br:10482/35046Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2023-07-25T02:23:56Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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