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

Abstract

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.