Giancarlo Pasquali Centro de Biotecnologia e Instituto de Biociências

1. Levantamento de Dados e Referências com Vistas a Definições de Isolamento de Experimentos com Plantas Transgênicas de Eucalyptus Giancarlo Pasquali Centro de Biotecnologia e Instituto de Biociências Universidade Federal do Rio Grande do Sul

2. E. grandis E. pellita E. globulus E. saligna G.Pasquali – CBiot/UFRGS

3. Avaliação de Riscos de Vegetais GM • Gene ? • Planta ? • Ambiente ? • Prática agrícola/silvícola ? G.Pasquali – CBiot/UFRGS

4. Avaliação de Riscos de Vegetais GM • Gene ? G.Pasquali – CBiot/UFRGS

5. OGMs para a Produção de Celulose ou Madeira Transgenes Tolerância/resistência a herbicidas Resistência a insetos e nematóides Resistência a patógenos virais, bacterianos ou fúngicos Tolerância a estresse hídrico Tolerância ao frio Tolerância à salinidade Alteração da taxa de crescimento Qualidade da madeira - Ligninas - Polissacarídeos - Fibra (morfologia, densidade) G.Pasquali – CBiot/UFRGS

6. Biossíntese de ligninas & Transgenia CAD – álcool cinamílico desidrogenase 4CL - 4-cumarato:CoA ligase C3H - p-cumarato 3-hidroxilase (??) C4H - cinamato 4-hydroxilase CCoAOMT - cafeoil-CoA o-metiltransferase CCR - cinamoil-CoA redutase COMT – ácido caféico o-metiltransferase HCT - p-hidroxicinamoil-CoA: cinato-chiquimato p-hidroxicinamoiltransferase (??) F5H - ferulato 5-hidroxilase PAL - fenilalanina amônia-liase SAD - álcool sinapílico desidrogenase Fatores de transcrição (LIM, MYB) Proteínas sinalizadoras Boerjan et al. (2003) Annu. Rev. Plant Biol. 54: 519-546

7. OGMs para a Produção de Celulose ou Madeira Escolha dos transgenes e regulação da expressão: Melhor nível para a prevenção de “acidentes” Tolerância e Resistência X Qualidade da Madeira Questão fundamental: A expressão transgênica irá afetar a adaptabilidade e a capacidade competitiva, aumentando a invasividade ou a “agressividade” no ambiente? Resposta dependerá de modelagens e experimentos a campo Farnum et al. (2007) - Tree Genetics & Genomes3:119-133 G.Pasquali – CBiot/UFRGS

8. OGMs para a Produção de Celulose ou Madeira • Alterações da qualidade da madeira • - Redução de ligninas e/ou aumento dos teores de celulose • - maior eficiência de produção de celulose e papel • menor poluição ambiental decorrente do processamento industrial • maior fixação de carbono em virtude da mais rápida renovação de florestas • menor necessidade de energia derivada de petróleo Farnum et al. (2007) - Tree Genetics & Genomes3:119-133 G.Pasquali – CBiot/UFRGS

9. Biossegurança e VGMs GURTs (“Tecnologias de Restrição de Uso Genético”) = tecnologias de verdadeira contenção ou confinamento genético Lei 11.105 / 2005 Restrição a GURTs Farnum et al. (2007) - Tree Genetics & Genomes3:119-133 Finstad et al. (2007) - Tree Genetics & Genomes3:135-139

10. Avaliação de Riscos de Vegetais GM • Planta ? • Ambiente ? G.Pasquali – CBiot/UFRGS

11. Polinização Eucalyptus – insetos (e pássaros) > 600 espécies > 3.000 híbridos Eucalyptus cordata Eucalyptus ovata Eucalyptus vernicosa

12. G.Pasquali – CBiot/UFRGS

13. A distância mediana de busca por alimento foi de 6,1 km, com média de 5,5 km. • 10% das abelhas buscaram alimento a um raio de 0,5 km da colméia; • 50% das abelhas buscaram alimento a um raio de 6,0 km da colméia; • 25% das abelhas buscaram alimento a um raio de 7,5 km da colméia; • 10% das abelhas buscaram alimento a um raio de 9,5 km da colméia;

14. OGMs para a Produção de Celulose ou Madeira Eucalyptus AMBIENTE Brasil: Ausência de espécies nativas sexualmente compatíveis Mundo: Oceania (Eucalyptus) Maior vetor de sementes de importância econômica: Homo sapiens sapiens “spertus” G.Pasquali – CBiot/UFRGS

15. Produção de Mudas de EucalytpusClones X Sementes • Anuário Estatístico 2007 da Associação Brasileira de Produtores de Florestas Plantadas (ABRAF) • Relatório da Sociedade Brasileira de Silvicultura (SBS), Novembro de 2006 • Florestas derivadas de sementes são plantadas, principalmente, por pequenos agricultores na forma de fomento e arrendamento (ABRAF, pág. 31). Os fomentados, incentivados por empresas, correspondem a 23,5% do total (SBS, pag. 33). • Tanto fomentados como agricultores que arrendam terras estão, cada vez mais, trocando mudas derivadas de sementes por mudas clonadas.

16. 22%

17. Fluxo gênico: problema para as culturas de árvores não transgênicas e também para as transgênicas – tendência à diluição do efeito transgênico.

18. Produção de pólen viável  Alcance de flores receptivas  Sucesso na fertilização  Desenvolvimento de sementes viáveis  Sucesso na germinação  Sobrevivência do vegetal dispersão de propágulos Fluxo gênico + adaptabilidade Alogamia X Autogamia Farnum et al. (2007) - Tree Genetics & Genomes 3:119-133 G.Pasquali – CBiot/UFRGS

19. Avaliação de Riscos de Vegetais GM • Prática agrícola/silvícola ? G.Pasquali – CBiot/UFRGS

20. Tecnologias para o Melhoramento de Eucalyptus Cruzamentos controlados Testes de progênies Seleção de árvores-elite Marcadores moleculares em apoio ao melhoramento Plantios clonais de alta produtividade Clonagem de árvores-elite D. Grattapaglia – CENARGEN/EMBRAPA

21. Assis T.F., Warburton P., Harwood C. Artificially induced protogyny: an advance in the controlled pollination of Eucalyptus. Australian Forestry 68: 27-33 (2005) Flores em fase de abertura – flores protândricas Corte e exposição de estigma Produção de sementes Polinização diretamente no estigma Frutos em desenvolvimento

22. Pomar Indoor - Hibridação em Larga Escala Indução de Florescimento + Métodos de Polinização Assis et al. (2005)Eucalyptus. Australian Forestry 68: 27-33

23. Processo Silvicultural de Produção Comercial de Eucalyptus Mudas clonais: mudas derivadas de (macro)estaquia ou de micropropagação in vitro G.Pasquali – CBiot/UFRGS

24. Processo Silvicultural de Produção Comercial de Eucalyptus Mudas clonais: mudas derivadas de (macro)estaquia ou de micropropagação in vitro Polinização cruzada entre clones = autopolinização G.Pasquali – CBiot/UFRGS

25. - A eliminação de plantas espontâneas é prática convencional nos maciços de Eucalyptus; • Folhagem e cascas são removidas ainda no campo e deixadas para incorporação ao solo; • Novas mudas clonais são plantadas entre “tocos” em menos de um ano; • As toras são transformadas em serragem e “cozidas” a 150 oC em presença de álcali. G.Pasquali – CBiot/UFRGS

27. Zona de amortecimento (buffer) área livre Linacre & Ades (2007) – Ecological Modelling179: 247-257

28. Linacre & Ades (2007) – Ecological Modelling179: 247-257 • Sistema diplóide, dois alelos, um locus; • Idêntica adaptabilidade entre VGM (GG) e VñGM (gg); • Modelo de 10 x 10 árvores, cada uma com copa de 10 m de diâmetro (100 m2) – Diferentes distâncias de amortecimento entre GM e ñ-GM; • Períodos 30-100 anos – permitindo geração e floração de progênies; • Taxas de autopolinização e polinização cruzada foram consideradas em função das distâncias entre indivíduos; • Mortalidade e distúrbios – remoção e substituição aleatória de indivíduos; • Dispersão de pólen: todas as árvores são igualmente férteis – 2 cenários de dispersão de pólen: 4% e 25% de autopolinização; • Dispersão normal de sementes: 2X altura das árvores (~2 x 25 m = 50 m) • Cremer (1966) Australian Forestry 30: 33-37 • Cremer (1977) Australian Forestry Research 7: 228-228 • - Competição entre plântulas – não há seleção e determinação do genótipo será meramente definido pelo número de sementes na unidade de espaço.

29. Linacre & Ades (2007) – Ecological Modelling179: 247-257

30. CONCLUSÕES • Pólen de Eucalyptus • Dispersão por insetos (> 95% Apis mellifera). • Distâncias de polinização mediada por abelhas variam muito conforme raças de abelhas e espécies vegetais, bem como em virtude da geografia e clima. • Diferentes artigos documentam distâncias máximas de migração em relação à colméia variando de 1 a 10 km. • Não há relatos de distâncias de polinização de Eucalyptus por abelhas nos ambientes brasileiros. G.Pasquali – CBiot/UFRGS

31. Sementes de Eucalyptus • Em condições naturais, a germinação de sementes e a sobrevivência de plântulas é muito baixa. A prática silvícula auxilia a eliminação de excepcionais mudas espontâneas. • A dispersão de sementes é restrita às proximidades das árvores genitoras. 1 mm Eucalyptus coccifera Eucalyptus delegatensis G.Pasquali – CBiot/UFRGS

32. Recomendações: Liberações Planejadas no Meio Ambiente de Eucalyptus GM • Áreas experimentais cercadas por plantios comerciais de Eucalyptus não necessitarão de bordaduras, desde que uma zona mínima de amortecimento (100 m) seja garantida, com ou sem árvores nesta zona. • O proponente deverá garantir a eliminação das árvores comerciais do entorno conforme procedimentos silvícolas e industriais, não coletando ou armazenando sementes destas; • O proponente deverá estabelecer um raio de monitoramento mínimo de 100 m para a (avaliação e) eliminação de plantas espontâneas; • Para que o monitoramento possa ser garantido, toda a área experimental deverá estar circunscrita à propriedade do proponente. G.Pasquali – CBiot/UFRGS

33. Recomendações: Liberações Planejadas no Meio Ambiente de Eucalyptus GM (continuação) • O proponente deverá garantir a distância mínima de 1 km em relação a pomares abertos de sementes. • O proponente deverá garantir a distância mínima de 1 km em relação a áreas (colméias) de apicultura comercial ou doméstica. • Áreas experimentais localizadas fora de plantios comerciais deverão ser circundadas por bordaduras de 15 m (pelo menos 5 linhas) de Eucalyptus em idade superior às plantas sob avaliação. Todas as demais recomendações deverão ser seguidas. G.Pasquali – CBiot/UFRGS

34. Recomendações: Liberações Planejadas no Meio Ambiente de Eucalyptus GM (continuação) • A autorização para Liberação Planejada no Meio Ambiente de Eucalyptus GM para a resistência a insetos poderá ser realizada após comprovação, pelo proponente, da inocuidade da atividade inseticida sobre insetos polinizadores como Apis mellifera. • Experimentos com Eucalyptus GM contendo gene(s) capaz(es) de aumentar vantagens adaptativas deverão ter áreas de isolamento e monitoramento, bem como bordaduras, ampliados. Estas áreas deverão ser definidas ou aprovadas pela CTNBio conforme o(s) gene(s), ambiente(s) e as práticas experimentais propostas. G.Pasquali – CBiot/UFRGS

35. Zona de Monitoramento OGM 100 m Pomares Sementes Área de Apicultura Pomares Sementes Área de Apicultura 100 m 100 m 900 m 900 m ......... ......... 100 m 100 m Área de Plantio Comercial de Eucalyptus G.Pasquali – CBiot/UFRGS

36. Zona de Monitoramento OGM 100 m Pomares Sementes Área de Apicultura Pomares Sementes Área de Apicultura 100 m 100 m 900 m 900 m ......... ......... 100 m Bordadura (15 m) 100 m Área Experimental fora de Plantios Comerciais de Eucalyptus G.Pasquali – CBiot/UFRGS