Fluxo gênico em citros geneticamente modificados em áreas de liberação planejada no meio ambiente

Abstract

A engenharia genética é uma tecnologia com potencial para promover competitividade e sustentabilidade das culturas e possibilita adicionar, por meio de transformação genética, caraterísticas como resistência a doenças e pragas e/ou tolerância a variações ambientais na citricultura. Para garantir a biossegurança de plantas geneticamente modificadas (GM), a análise de risco inclui a avaliação da movimentação e introgressão de genes da população GM na população não-GM (fluxo gênico, FG). Para minimizar o FG, barreiras físicas e genéticas são empregadas em áreas de liberação planejada no meio ambiente (LPMA) de citros GM como medidas de contenção e monitoramento do fluxo transgênico. Os experimentos foram conduzidos em quatro áreas de LPMA, com bordadura de plantas não GM compostas por duas linhas de citrandarin, duas de tangerineira Clemenules e duas de laranjeira doce ‘Pera’, dispostas excentricamente ao redor da área de plantas GM, conforme a Resolução Normativa N° 10 de 02/10/2013 da Comissão Técnica Nacional de Biossegurança. O FG foi avaliado em progênies de Clemenules e laranjeira doce ‘Pera’ de bordadura e em Clemenules e laranjeiras doces ‘Pera’, ‘Valencia’ e ‘Pineapple’ localizadas na área interna às bordaduras (plantas controle) a partir da identificação molecular do gene marcador de seleção nptII, presente nas plantas GM. O FG médio nas plantas de bordadura foi de 5,34% em Clemenules e de 0,31% em laranjeira doce ‘Pera’, enquanto nas plantas controle foi de 26,06% em Clemenules e 7,45% em laranjeiras doces. As características de apomixia facultativa e autocompatibilidade atuaram como barreiras genéticas relevantes para suprimir o FG em laranjeiras doces. Além disso, foi evidenciada a superior capacidade de fecundação do genótipo citrandarin em relação aos genótipos GM em condições de polinização aberta. O citrandarin H3 apresentou o maior percentual de grãos de pólen viáveis in vitro (79,7 ± 8,0%). Em polinização controlada com pólen de laranjeira doce GM e citrandarin H3, este foi identificado como parental predominante. Ademais, a distância entre as plantas receptoras de pólen e as plantas de citrandarin influenciou o FG, que tende a diminuir com a redução da distância ao genótipo superpolinizador. Em conjunto, os resultados mostram a dinâmica do FG em áreas de LMPA de citros GM, nas quais as barreiras físicas e genéticas impostas foram eficientes na limitação da dispersão do pólen GM. Esses achados podem orientar políticas de regulamentação e servir de fundamentação para futura liberação comercial de citros GM.

Genetic engineering is a technology with the potential to enhance the competitiveness and sustainability of crops. By enabling the introduction of traits such as resistance to diseases and pests or tolerance to environmental stresses, genetic transformation offers a powerful tool for citrus improvement. To ensure the biosafety of genetically modified (GM) plants, risk assessment includes evaluating of gene flow (GF) – the movement and introgression of genes from GM populations into non-GM population. To minimize GF, physical and genetic barriers are implemented in “planned environmental release areas” (LPMA) for GM citrus, acting as containment measures and ensuring monitoring of transgene flow. Experiments were carried out in four LPMA, with non-GM border plants consisting of two rows of citrandarin, two of Clemenules mandarin and two of Pera sweet orange. These plants were eccentrically arranged around the GM plot, in accordance with Normative Resolution N° 10 of October 2, 2013 from the National Technical Biosafety Commission. GF was assessed in progenies from the Clemenules and ‘Pera’ sweet orange border plants, and well as in control plants Clemenules and ‘Pera’, ‘Valencia’ and ‘Pineapple’ sweet oranges within the border area. Transgene flow was monitored by identifying the presence of the selection marker gene nptII, which is present in GM plants. The average GF in border plants was 5.34% for Clemenules and 0.31% for ‘Pera’. In the control plants, GF rates were higher, with 26.06% in Clemenules and 7.45% in sweet oranges. The facultative apomixis and self-compatibility traits of sweet orange served as important genetic barriers, significantly reducing GF. Additionally, citrandarin exhibit superior pollen fertilization capacity under open pollination conditions. Citrandarin H3 had the highest percentage of viable pollen grains (79.7 ± 8.0%). When sweet orange flowers were pollinated with GM and citrandarin pollens, the latter was the predominant parental source. Distance was a critical factor in GF dynamics. The GF rate increased as the distance between pollen-receiving plants and citrandarin plants increased. These findings highlight the effectiveness of physical and genetic barriers in limiting the dispersion of GM pollen in citrus LPMA and provide guidance for regulatory policies, supporting the potential for the future commercial release of GM citrus.