Interação entre populações microbianas e plantas geneticamente modificadas

Resumo

A utilização de plantas geneticamente modificadas (PGMs), expressando novas características, tem sido amplamente considerada para o aumento da produtividade agrícola. Neste contexto, alguns países têm cultivado PGM resistentes ao herbicida glifosato (gene cp4 epsps), as pragas (gene cryA 1), a patógenos (gene da lisozima), com alto teor de vitaminas (arroz dourado) entre outras características de importância. Entretanto, a liberação do consumo e plantio destas plantas geneticamente modificadas deve ser o resultado de um intenso trabalho de avaliação dos riscos ao ambiente e dos benefícios que ocorrerão com a utilização desta tecnologia. Um ponto importante a ser avaliado são os efeitos destas plantas sobre a comunidade microbiana associada a elas, pois a expressão desses transgenes poderia estimular ou inibir o desenvolvimento de diferentes espécies microbianas, alterando dessa forma o equilíbrio microbiológico daquele ambiente. Além disso, o transgene poderia ser transferido para espécies microbianas do solo, alterando a frequência de determinados alelos na população. Outro ponto que deve ser considerado é a avaliação dos efeitos da transgenia sobre a expressão de genes, da planta e da bactéria, envolvidos na interação bactéria-planta, visto que a alteração da expressão de genes pode afetar esta interação. Dessa forma, os objetivos do presente trabalho serão: i) avaliar os efeitos de PGMs sobre a diversidade genética e fisiológica de populações bacterianas (endofíticas, epifíticas, do rizoplano e rizosfera) associadas a cultivares geneticamente modificados de cana-de-açúcar; ii) avaliar a transferência de DNA de PGMs para bactérias e iii) estudar a interação entre bactérias e PGMs por meio de microarranjos de DNA e PCR quantitativo. Tendo em vista a iminente liberação do plantio PGMs no Brasil, estudos da interação destas plantas com as comunidades bacterianas associadas a elas se fazem necessários. Neste aspecto, o desenvolvimento desta área de pesquisa permitirá o entendimento desta interação e os efeitos do cultivo de PGMs no Brasil. Estudos realizados em outros países têm avaliado os efeitos de PGM sobre a diversidade microbiana ou o perfil catabólico, mas não têm estimado os efeitos sobre populações bacterianas com potencial biotecnológico, como àquelas utilizadas na produção de enzimas, promoção de crescimento vegetal e controle de patógenos. Outro aspecto importante a ser avaliado neste projeto é a transferência horizontal de transgenes para bactérias associadas às plantas, visto que genes marcadores que conferem às bactérias resistência a antibióticos são utilizados para a produção de PGMs. Além disso, com o desenvolvimento da genômica funcional e estrutural, uma grande quantidade de espécies bacterianas têm tido o seu genoma sequenciado, bem como ESTs (Expressed Sequence Tags) de diferentes espécies vegetais, permitindo, por meio da técnica de microarranjos uma avaliação mais precisa da expressão de inúmeros genes envolvidos na interação bactéria planta. Assim sendo, esta técnica pode permitir uma avaliação dos efeitos da transgenia sobre a expressão de genes, da bactéria e da planta, envolvidos na interação bactéria-planta, permitindo uma avaliação mais precisa do nível de interação entre estas plantas e bactérias da rizosfera, rizoplano, endofíticas e epifíticas. Dessa forma, o presente projeto permitirá o desenvolvimento de uma área de estudo, que embora seja de extrema importância para a agricultura e biotecnologia, ainda é incipiente no Brasil, necessitando da formação de grupos de pesquisa com experiência neste tipo de avaliação. Além disso, este projeto introduzirá a tecnologia de microarranjos de DNA para a análise da interação planta-microrganismos simbiontes, permitindo uma nova visão na análise desta associação. Este projeto propõe também a introdução das técnicas de microarranjos e PCR quantitativo no Depto. de Genética da ESALQ, favorecendo a realização de projetos na área de genômica funcional e o aumento da interação entre os estudos de comunidades microbianas e PGMs, os quais poderão ser aplicados ao melhoramento vegetal. (AU)