Phytoremediation as a way to clean technogenically polluted areas of Kazakhstan / Fitorremediação como forma de limpar áreas tecnologicamente poluídas do Cazaquistão

One of the most serious problems worldwide is heavy metal (HM) pollution. HMs can have a toxic effect on human health and thus cause serious diseases. To date, several methods have been used to clean environments contaminated by HMs, but most of them are expensive, and it is difficult to achieve the desired result. Phytoremediation is currently an effective and affordable processing solution used to clean and remove HMs from the environment. This review article discusses in detail the technology of phytoremediation and mechanisms of HM absorption. In addition, methods are described using genetic engineering of various plants to enhance the resistance and accumulation of HMs. Thus, phytoremediation technology can become an additional aid to traditional methods of purification.

Um dos problemas mais graves em todo o mundo é a poluição por metais pesados (HMs). Os HMs podem ter um efeito tóxico na saúde humana e, assim, causar doenças graves. Até o momento, vários métodos têm sido utilizados para limpar ambientes contaminados por HMs, mas a maioria deles é cara, sendo difícil alcançar o resultado desejado. A fitorremediação é, atualmente, uma solução de processamento eficaz e acessível usada para limpar e remover HMs do ambiente. Este artigo de revisão discute em detalhes a tecnologia de fitorremediação e os mecanismos de absorção de HMs. Além disso, são descritos métodos que utilizam a engenharia genética de várias plantas para aumentar a resistência e o acúmulo de HMs. Assim, a tecnologia de fitorremediação pode se tornar uma ajuda adicional aos métodos tradicionais de purificação.

Biochemical, physiological, and growth evaluation of different chickpea genotypes under varying salinity regimes / Avaliação bioquímica, fisiológica e de crescimento de diferentes genótipos de grão-de-bico sob vários regimes de salinidade

Biochemical and physiological parameters, growth, and yield of field crops especially salt sensitive crops like chickpea are affected adversely by salinity in arid to semi-arid regions. To investigate the effect of different salinity levels on growth, biochemical and physiological parameters of chickpea genotypes, a pot experiment following CRD, two factor factorial design, was conducted in the glasshouse at the Institute of Biotechnology and Genetic Engineering, The University of Agriculture, Peshawar, Pakistan. Ten (10) kg of soil was filled in each pot and salinity levels were maintained @ S0= 0 mM NaCl, S1= 50 mM NaCl, S2= 100 mM NaCl and S3= 150 mM by applying NaCl and 5 genotypes of chickpea (KK-2, Bhakkar-2011, Bittle-98, Punjab-2008, and CM-98) were used. At crop maturity, growth parameters, physiological, biochemical, and ionic parameters were measured using standard analysis procedures. Salinity reduced the growth and yield of all genotypes, but the rate of decrease was different among the genotypes tested. From the results, a decrease in K concentration, K/Na ratio, transpiration rate, stomatal conductance, N, and P was observed in all genotypes with the increase in salinity. An increase in salinity level increased the proline content (35.45%), crude protein (42%), H2O2 (19%), lipid peroxidation (62%), carbohydrates (23.22%), and Na+ concentration (137%). The highest level of salinity, 150 mM NaCl has exhibited the highest salinity stress in all parameters. Genotype KK-2 and Bhakkar-11 showed a lower rate of relative decrease in yield (4.5 and 12%), K+/Na+ ratio (23.34 and 11.47%), and K+ concentration (7.9 and 11%), respectively, and the lowest relative increase in Na+ accumulation (20.3 and 0.48%), @ 50 mM salinity compared to control. Genotype KK-2 and Bhakkar-11 proved better @ 50mM salinity. The findings suggest that the critical level of the salinity must be kept in mind and the salt-tolerant genotypes should be cultivated in salt affected soils.

Parâmetros bioquímicos e fisiológicos, crescimento e rendimento de culturas de campo, especialmente culturas sensíveis ao sal, como grão-de-bico, são afetados negativamente pela salinidade em regiões áridas e semiáridas. Para investigar o efeito de diferentes níveis de salinidade no crescimento, parâmetros bioquímicos e fisiológicos de genótipos de grão-de-bico, um experimento em pote seguindo CRD, delineamento fatorial de dois fatores, foi conduzido na estufa do Instituto de Biotecnologia e Engenharia Genética, Universidade de Agricultura, Peshawar, Paquistão. Dez kg de solo foram preenchidos em cada vaso e os níveis de salinidade foram mantidos @ S0 = 0 mM NaCl, S1 = 50 mM NaCl, S2 = 100 mM NaCl e S3 = 150 mM aplicando NaCl e 5 genótipos de grão-de-bico (KK-2, Bhakkar-2011, Bittle-98, Punjab-2008 e CM-98). Na maturidade da cultura, parâmetros de crescimento, parâmetros fisiológicos, bioquímicos e iônicos foram medidos usando procedimentos de análise padrão. A salinidade reduziu o crescimento e a produtividade de todos os genótipos, mas a taxa de decréscimo foi diferente entre os genótipos testados. A partir dos resultados, observou-se diminuição da concentração de K, razão K/Na, taxa de transpiração, condutância estomática, N e P em todos os genótipos com o aumento da salinidade. Um aumento no nível de salinidade aumentou o teor de prolina (35,45%), proteína bruta (42%), H2O2 (19%), peroxidação lipídica (62%), carboi- dratos (23,22%) e concentração de Na+ (137%). O nível mais alto de salinidade, 150 mM NaCl, exibiu o maior estresse de salinidade em todos os parâmetros. Os genótipos KK-2 e Bhakkar-11 apresentaram menor taxa de diminuição relativa no rendimento (4,5 e 12%), razão K+/Na+ (23,34 e 11,47%) e concentração de K+ (7,9 e 11%), respectivamente, e menor aumento relativo no acúmulo de Na+ (20,3 e 0,48%), @ 50 mM de salinidade comparado ao controle. Os genótipos KK-2 e Bhakkar-11 se mostraram melhores @ 50mM de salinidade. Os resultados sugerem que o nível crítico de salinidade deve ser mantido em mente e os genótipos tolerantes ao sal devem ser cultivados em solos afetados pelo sal.

Transgênese e clonagem adotadas como biotécnicas reprodutivas em pequenos ruminantes / Transgenesis and cloning as reproductive biotechniques in small ruminants

Ovinos e caprinos são espécies que devido ao seu tamanho adequado, curto período gestacional e produção leiteira, tornaram-se importantes modelos na pesquisa pecuária, farmacêutica e biomédica. Assim, a engenharia genética tem sido amplamente aplicada à pesquisa com pequenos ruminantes. Caprinos e ovinos modificados geneticamente fornecem modelos valiosos para pesquisa sobre as funções dos genes, melhorando a exploração, obtendo produtos farmacêuticos no leite e aumentando a resistência às doenças. Além disso, o uso conjunto da clonagem e transgênese já foi responsável por marcos importantes na biotecnologia animal. Esta revisão destaca os avanços da clonagem e da engenharia genética nessas espécies obtidos nas últimas quatro décadas, com ênfase nas pesquisas realizadas no Brasil.

Sheep and goats are valuable species that due to their suitable size, short pregnancy period, and secretion of milk, have become important model in agricultural, pharmaceutical, and biomedical research. Thus, genome engineering has been widely applied to sheep and goat research. Gene-edited sheep and goats provide valuable models for investigations on gene functions, improving animal breeding, producing pharmaceuticals in milk and improving disease resistance. Additionally, the joint use of cloning and transgenesis has already been responsible for major milestones in animal biotechnology. This review highlights the advances of cloning and genome engineering in these species over the past four decades with particular emphasis on research in Brazil.

Gene stacking as a strategy to confer characteristics of agronomic importance in plants by genetic engineering / Empilhamento gênico como estratégia para conferir características de importância agronômica em plantas via engenharia genética

Gene stacking refers to the introduction of two or more transgenes of agronomic interest in the same plant. The main methods for genetically engineering plants with gene stacking involve (i) the simultaneous introduction, by the co-transformation process, and (ii) the sequential introduction of genes using the re-transformation processes or the sexual crossing between separate transgenic events. In general, the choice of the best method varies according to the species of interest and the availability of genetic constructions and preexisting transgenic events. We also present here the use of minichromosome technology as a potential future gene stacking technology. The purpose of this review was to discuss aspects related to the methodology for gene stacking and trait stacking (a gene stacking strategy to combine characteristics of agronomical importance) by genetic engineering. In addition, we presented a list of crops and genes approved commercially that have been used in stacking strategies for combined characteristics and a discussion about the regulatory standards. An increased number of approved and released gene stacking events reached the market in the last decade. Initially, the most common combined characteristics were herbicide tolerance and insect resistance in soybean and maize. Recently, commercially available varieties were released combining these traits with drought tolerance in these commodities. New traits combinations are reaching the farmers fields, including higher quality, disease resistant and nutritional value improved. In other words, gene stacking is growing as a strategy to contribute to food safety and sustainability.(AU)

O empilhamento gênico se refere a introdução de dois ou mais transgenes de interesse agronômico na mesma planta. Os principais métodos de produção de plantas geneticamente modificadas com empilhamento gênico envolvem (i) a introdução simultânea, pelo processo de co-transformação, e (ii) a introdução sequencial de genes, pelos processos de re-transformação ou por cruzamento entre eventos transgênicos. Em geral, a escolha do melhor método varia de acordo com a espécie de interesse e a disponibilidade de construções genéticas e eventos transgênicos preexistentes. Também é apresentado aqui o uso da tecnologia de minicromossomos como tecnologia potencial de empilhamento gênico. O objetivo desta revisão é discutir aspectos relacionados à metodologia para o empilhamento de genes a combinação de características (obtida via empilhamento de genes de interesse agronômico) via engenharia genética. Além de discutir, é apresentado uma lista de culturas e genes aprovados comercialmente que tem sido usado em estratégias de empilhamento e uma discussão sobre normas regulatórias. Um número maior de eventos com empilhamento de genes foi aprovado e liberado no mercado na última década. Inicialmente, a combinação das características de tolerância a herbicidas e resistência a insetos era a mais popular, principalmente em soja e milho. Recentemente, estas características combinadas com tolerância a seca nessas culturas foram liberadas comercialmente. Novas características combinadas estão entrando na lavoura, incluindo aumento da qualidade, resistência a doenças e aumento do valor nutricional. Em outras palavras, o empilhamento gênico está crescendo como tecnologia para contribuir para a segurança alimentar e sustentabilidade.(AU)

Produção in vitro de embriões de mini vacas / In vitro embryo production of miniature cattle

With a focus on productivity, Brazil has advanced research and application of reproductive biotechnologies. However, much remains to be explored, such as in vitro embryo production and transfer in miniature breeds. Thus, the objective of the present work is to report the in vitro production of miniature bovine embryos and transfer to conventional sized cows located in Palmas/To. Nine miniature Jersey-Holstein cross breed donors were aspirated to obtain approximately 13 viable oocytes per female. The oocytes were matured, fertilized and cultured the in vitro, where the production of viable embryos was 23.2%. On day 7 of development (D7) the embryos were transferred to 17 crossbred dairy recipients and after 30 days of innovulation by ultrasound examination a conception rate of 76.4% was found. Thus, the technique of in vitro production and embryo transfer is viable for the reproduction of mini dairy cows, despite the lack of data regarding the work performed on small animals that serve as comparative parameters for the results achieved in the study.

Produção in vitro de embriões de mini vacas / In vitro embryo production of miniature cattle

With a focus on productivity, Brazil has advanced research and application of reproductive biotechnologies. However, much remains to be explored, such as in vitro embryo production and transfer in miniature breeds. Thus, the objective of the present work is to report the in vitro production of miniature bovine embryos and transfer to conventional sized cows located in Palmas/To. Nine miniature Jersey-Holstein cross breed donors were aspirated to obtain approximately 13 viable oocytes per female. The oocytes were matured, fertilized and cultured the in vitro, where the production of viable embryos was 23.2%. On day 7 of development (D7) the embryos were transferred to 17 crossbred dairy recipients and after 30 days of innovulation by ultrasound examination a conception rate of 76.4% was found. Thus, the technique of in vitro production and embryo transfer is viable for the reproduction of mini dairy cows, despite the lack of data regarding the work performed on small animals that serve as comparative parameters for the results achieved in the study.(AU)

Improving crops genome through genetic engineering of the key metabolic pathways

Soybean loss due to pests and pathogens is a serious problem worldwide. Soybean producers have few options to manage diseases caused by general pathogens where major genes for full resistance have not been discovered. The innate defense of soybean plants could be enhanced by improving content and composition of lignin by genetic engineering of the phenylpropanoid pathway.We used a novel technique of germ-line genetic transformation of soybean plants via natural pollen tubes as vectors. This technique uses Agrobacterium tumefaciensto mediate transfer of genes of interest to the zygote to introduce the key lignification genes (PtMYB4, PAL5, F5H, CAD1) into soybean genome. We observed 5.6% average transformation efficiency in the first generation of transgenic plants and in the second generation the presence of the transgene constructs was confirmed in more than 50% (for CsVMV/PtMYB4sens, 35SVTM/PAL5, C4H/F5H, CsVMV/CAD1constructs) transgenic soybean lines. We confirmed the expression of the introduced genes at transcriptional level using RT-PCR and Northern blot. Functional analysis using lignin content determination and the activity of PAL5 and CAD1 enzymes demonstrated that the transgenes perform their function in planta. The proposed technique is effectiveand inexpensive and can be used to create novel stress and disease resistant soybean genotypes.

Demystifying agroecology in Brazil / Desmistificando a agroecologia no Brasil

This paper reflects on the controversy between agroecology and modern conventional agriculture. As a counter-paradigm, agroecology criticizes and resists advances in agricultural sciences, including biotechnology. But does not offer concrete answers to the challenge of increasing food production in the world in a sustentably way. It is a view that denies the importance of modern agriculture to solve the problems of scarcity and food security and does not recognize the potential of genetic modification to decisively to promote sustainable agriculture, accelerating the overcoming of the so-called chemical reductionist paradigm. The principal argument is that agroecology, despite being an area of knowledge that can contribute to recovering natural resources and helping natures resilience, is not an alternative to modern conventional agriculture and has been trying to prevent advances in genetic engineering, a fundamental area for sustainability and for the low carbon agriculture. In the end, based on the importance of the controversy in the History of Science, presents the reasons why agroecology does not fulfill the requirements to be an agricultural science.(AU)

Este artigo reflete sobre a controvérsia entre a agroecologia e a agricultura convencional moderna. Como um contra-paradigma, a agroecologia critica e resiste aos avanços nas ciências agrícolas, incluindo a biotecnologia. Mas não oferece respostas concretas ao desafio de aumentar a produção de alimentos no mundo de maneira sustentável. É uma visão que nega a importância da agricultura moderna para resolver os problemas de escassez e segurança alimentar e não reconhece o potencial da modificação genética para promover decisivamente a agricultura sustentável, acelerando a superação do chamado paradigma reducionista químico. O principal argumento é que a agroecologia, apesar de ser uma área do conhecimento que pode contribuir para recuperar os recursos naturais e ajudar a resiliência da natureza, não é uma alternativa à agricultura convencional moderna e vem tentando impedir avanços na engenharia genética, uma área fundamental para a sustentabilidade e para a agricultura de baixo carbono. Por fim, com base na importância da controvérsia na História da Ciência, explora as razões pelas quais a agroecologia não preenche os requisitos para ser uma ciência agrária.(AU)

Genetic engineering of Theileria parva lactate dehydrogenase gene: a new anti-theilerial target

Theileria parva is the causative agent of East Coast Fever (ECF), a tick borne disease, which results in major economic losses in cattle. Major problems in dealing with this illness are the high cost of drugs, development of resistance, and absence of effective vaccines. Thus, exploiting new targets for cost effective and higher therapeutic value drugs are imperative. Glycolysis is the main pathway for generation of ATP in T. parva, given its development inside erythrocytes. Thus, the enzymes of this pathway may prove potential targets for designing new-generation anti-theilerials. Lactate dehydrogenase of T. parva (TpLDH) has the highest activity of all glycolytic enzymes and thus we selected this enzyme as the potential therapeutic target. Our study is the first to report the isolation, removal of introns through directed mutagenesis, and cloning of TpLDH and showing that amino acid insertions or deletions most notably corresponded to a 5-amino acid sequence (Asn-91A, Glu-91B, Glu-91C, Trp-91D, Asn-91E) between Ser-91 ve Arg-92 of the enzyme. This region is also present in other apicomplexan such as Babesia bovis, a pathogen of cattle and Plasmodium falciparum, a human pathogen. Providing as the attachment site for the enzyme inhibitors and not being present in LDH of respective hosts, we propose this site as an attractive drug target. The work here is expected to lead new studies on detailed structural and kinetic aspects of apicomplexan LDHs and development of new inhibitors.(AU)

Genetic engineering of Theileria parva lactate dehydrogenase gene: a new anti-theilerial target

Theileria parva is the causative agent of East Coast Fever (ECF), a tick borne disease, which results in major economic losses in cattle. Major problems in dealing with this illness are the high cost of drugs, development of resistance, and absence of effective vaccines. Thus, exploiting new targets for cost effective and higher therapeutic value drugs are imperative. Glycolysis is the main pathway for generation of ATP in T. parva, given its development inside erythrocytes. Thus, the enzymes of this pathway may prove potential targets for designing new-generation anti-theilerials. Lactate dehydrogenase of T. parva (TpLDH) has the highest activity of all glycolytic enzymes and thus we selected this enzyme as the potential therapeutic target. Our study is the first to report the isolation, removal of introns through directed mutagenesis, and cloning of TpLDH and showing that amino acid insertions or deletions most notably corresponded to a 5-amino acid sequence (Asn-91A, Glu-91B, Glu-91C, Trp-91D, Asn-91E) between Ser-91 ve Arg-92 of the enzyme. This region is also present in other apicomplexan such as Babesia bovis, a pathogen of cattle and Plasmodium falciparum, a human pathogen. Providing as the attachment site for the enzyme inhibitors and not being present in LDH of respective hosts, we propose this site as an attractive drug target. The work here is expected to lead new studies on detailed structural and kinetic aspects of apicomplexan LDHs and development of new inhibitors.(AU)

Biologia sintética aplicada na agropecuária, química e farmácia: uma revisão / Synthetic biology applied in agriculture, chemistry and pharmacy: a review / Biología sintética aplicada en la agropecuaria, química y farmacia: una revisión

A biologia sintética é uma ciência que está crescendo em estudos de pesquisas devido à capacidade que tem de criar organismos e micro-organismos vivos que produzam uma função que naturalmente não realizam. Pesquisadores têm se mostrado eficientes na criação de genes em laboratórios por meio do código da vida e sintetizadores, padronizando genomas com um determinado fim. A agronomia, química e farmácia têm sido as grandes áreas que essa ciência vem sendo desenvolvida. Portanto, o presente estudo teve como objetivo realizar uma pesquisa bibliográfica relatando alguns desenvolvimentos produzidos pelos pesquisadores das áreas afins. Com a biologia sintética foi possível a utilização de bactérias contra células cancerígenas, bactérias que produz biocombustível, assim como antibióticos produzidos por bactérias, entre outros.(AU)

The number of research studies in synthetic biology is increasing due to its capacity of creating live organisms and micro-organisms that can produce features that are not naturally produced. Researchers have been efficient in creating genes in laboratory through the code of life and synthesizers, standardizing genomes for a given purpose. Agriculture, chemistry and pharmacy have been the main areas developed by this science. Therefore, this study had the purpose of performing a literature review reporting some of the developments produced by researchers in the correlated areas. Synthetic biology enabled the use of bacteria against cancer cells, bacteria that can produce biofuel, as well as bacteria-produced antibiotics, among others.(AU)

La biología sintética es una ciencia que está creciendo en estudios de investigación debido a la capacidad que tiene de crear organismos y microorganismos vivos que produzcan una función que naturalmente no realizan. Investigadores se han mostrado eficientes en la creación de genes en laboratorios a través del código de la vida y sintetizadores, estandarizando genomas con un determinado fin. La agronomía, química y farmacia han sido las grandes áreas que esta ciencia viene siendo desarrollada. Por lo tanto, el presente estudio tuvo como objetivo realizar una investigación bibliográfica relatando algunos desarrollos producidos por los investigadores de las áreas afines. Con la biología sintética fue posible el uso de bacterias contra células cancerígenas, bacterias que producen biocombustibles, así como antibióticos producidos por bacterias, entre otros.(AU)

Biologia sintética aplicada na agropecuária, química e farmácia: uma revisão / Synthetic biology applied in agriculture, chemistry and pharmacy: a review / Biología sintética aplicada en la agropecuaria, química y farmacia: una revisión

A biologia sintética é uma ciência que está crescendo em estudos de pesquisas devido à capacidade que tem de criar organismos e micro-organismos vivos que produzam uma função que naturalmente não realizam. Pesquisadores têm se mostrado eficientes na criação de genes em laboratórios por meio do código da vida e sintetizadores, padronizando genomas com um determinado fim. A agronomia, química e farmácia têm sido as grandes áreas que essa ciência vem sendo desenvolvida. Portanto, o presente estudo teve como objetivo realizar uma pesquisa bibliográfica relatando alguns desenvolvimentos produzidos pelos pesquisadores das áreas afins. Com a biologia sintética foi possível a utilização de bactérias contra células cancerígenas, bactérias que produz biocombustível, assim como antibióticos produzidos por bactérias, entre outros.(AU)

The number of research studies in synthetic biology is increasing due to its capacity of creating live organisms and micro-organisms that can produce features that are not naturally produced. Researchers have been efficient in creating genes in laboratory through the code of life and synthesizers, standardizing genomes for a given purpose. Agriculture, chemistry and pharmacy have been the main areas developed by this science. Therefore, this study had the purpose of performing a literature review reporting some of the developments produced by researchers in the correlated areas. Synthetic biology enabled the use of bacteria against cancer cells, bacteria that can produce biofuel, as well as bacteria-produced antibiotics, among others.(AU)

La biología sintética es una ciencia que está creciendo en estudios de investigación debido a la capacidad que tiene de crear organismos y microorganismos vivos que produzcan una función que naturalmente no realizan. Investigadores se han mostrado eficientes en la creación de genes en laboratorios a través del código de la vida y sintetizadores, estandarizando genomas con un determinado fin. La agronomía, química y farmacia han sido las grandes áreas que esta ciencia viene siendo desarrollada. Por lo tanto, el presente estudio tuvo como objetivo realizar una investigación bibliográfica relatando algunos desarrollos producidos por los investigadores de las áreas afines. Con la biología sintética fue posible el uso de bacterias contra células cancerígenas, bacterias que producen biocombustibles, así como antibióticos producidos por bacterias, entre otros.(AU)

Brazilian attitudes towards the use of animals in research / Atitudes de brasileiros no uso de animais em pesquisa

Little research has examined the views of Latin Americans on the use of animals in research. This study examined the degree to which Brazilians support the use of animals in research and the reasons they put forth to explain their position. Participants were randomly assigned to research scenarios describing the use of animals for biomedical or environmental benefits, and varying in the number of pigs required. Each scenario began by proposing the use of conventional pigs and then advanced to the development and use of genetically modified animals (GMA). A total of 151 quantitative and 307 qualitative answers were analysed. Scenario and number of animals had little effect on support, but opposition increased from 25% to 58% when pigs were used to develop a GM strain for the environmental scenario. Support to use of animals was often conditional upon adequate protection of the animals' welfare. Participants were less willing to support research on environmental scenario when this involved the creation of GMA, in part because they feared the risk associated with this technology.(AU)

Há poucos estudos sobre a opinião de latino-americanos quanto ao uso de animais em pesquisa. Este estudo avaliou o grau de apoio e as motivações de brasileiros em relação a essa questão. Os participantes foram aleatoriamente apresentados a dois cenários, um biomédico e outro ambiental, variando também o número de animais usados. Cada cenário se iniciava com o uso de suínos convencionais e prosseguia com o desenvolvimento e uso de animais geneticamente modificados. Foram analisadas 151 respostas quantitativas e 307 qualitativas. O cenário e o número de animais tiveram pouco efeito no apoio ao uso dos animais, no entanto, a oposição aumentou de 25% para 58% quando o uso de suínos geneticamente modificados foram apresentados no cenário ambiental. O apoio ao uso de animais em pesquisa estava frequentemente condicionado ao grau de bem-estar animal, e o apoio à pesquisa diminuiu com o uso de animais geneticamente modificados, em parte, devido aos riscos associados a essa tecnologia.(AU)

Brazilian attitudes towards the use of animals in research / Atitudes de brasileiros no uso de animais em pesquisa

Little research has examined the views of Latin Americans on the use of animals in research. This study examined the degree to which Brazilians support the use of animals in research and the reasons they put forth to explain their position. Participants were randomly assigned to research scenarios describing the use of animals for biomedical or environmental benefits, and varying in the number of pigs required. Each scenario began by proposing the use of conventional pigs and then advanced to the development and use of genetically modified animals (GMA). A total of 151 quantitative and 307 qualitative answers were analysed. Scenario and number of animals had little effect on support, but opposition increased from 25% to 58% when pigs were used to develop a GM strain for the environmental scenario. Support to use of animals was often conditional upon adequate protection of the animals' welfare. Participants were less willing to support research on environmental scenario when this involved the creation of GMA, in part because they feared the risk associated with this technology.(AU)

Há poucos estudos sobre a opinião de latino-americanos quanto ao uso de animais em pesquisa. Este estudo avaliou o grau de apoio e as motivações de brasileiros em relação a essa questão. Os participantes foram aleatoriamente apresentados a dois cenários, um biomédico e outro ambiental, variando também o número de animais usados. Cada cenário se iniciava com o uso de suínos convencionais e prosseguia com o desenvolvimento e uso de animais geneticamente modificados. Foram analisadas 151 respostas quantitativas e 307 qualitativas. O cenário e o número de animais tiveram pouco efeito no apoio ao uso dos animais, no entanto, a oposição aumentou de 25% para 58% quando o uso de suínos geneticamente modificados foram apresentados no cenário ambiental. O apoio ao uso de animais em pesquisa estava frequentemente condicionado ao grau de bem-estar animal, e o apoio à pesquisa diminuiu com o uso de animais geneticamente modificados, em parte, devido aos riscos associados a essa tecnologia.(AU)

Genetic transformation of the Brazilian BR 451 maize variety by the Agrobacterium tumefaciens method / Transformação genética da variedade brasileira de milho BR 451 pelo método da Agrobacterium tumefaciens

The asexually gene introduction by genetic engineering has brought enormous possibilities to innovate plant breeding. However, principally because of the low in vitro response, genetic transformation has been restricted to only certain genotypes of agronomically significant species. With the objective of establishing a protocol for genetically transforming the Brazilian BR 451 maize variety through Agrobacterium tumefaciens, it was studied the capacity of plant regeneration in vitro from embryogenic calli cultivated in three regeneration media, each having different growth regulators. It was also evaluated the temperature stress effect on the transformation of the immature embryos with A. tumefaciens EHA 101 containing the plasmid pTF102 with uidA and bar genes. The BR 451 variety embryos and those of the Hi-II hybrid (control) were exposed to three treatments applied as they were being infected with the agrobacteria (a) infection at 25°C; (b) infection at 40°C; (c) pretreatment at 40°C for 5 seconds followed by infection at 25°C. Transformation was determined by uidA gene expression and through the callus resistant to the herbicide Bialaphos® formation. Embryos infected at 40°C showed a higher degree of genetic transformation in the Hi-II, although the same was not noted in BR 451. When growth regulators were added to the culture medium the number of regenerated BR 451 plants showed no increase.(AU)

A introdução de genes de forma assexual por meio da engenharia genética tem ampliado as possibilidades do melhoramento genético vegetal. No entanto, devido principalmente a baixa resposta in vitro, a transformação genética tem se limitado a poucos genótipos das espécies de interesse agronômico. Visando estabelecer protocolo de transformação genética da variedade de milho BR 451 via Agrobacterium tumefaciens, foi estudada a capacidade de regeneração de plantas in vitro a partir de calos embriogênicos cultivados em três meios de regeneração contendo diferentes reguladores de crescimento. Também foi avaliado o efeito do estresse de temperatura na transformação de embriões imaturos com a A. tumefaciens EHA 101portadora do plasmídeo pTF102 que contém os genes uidA e bar. Para tal, três tratamentos foram aplicados aos embriões da variedade BR 451 e do híbrido Hi-II (controle) durante a infecção com a agrobactéria: (a) infecção em 25oC; (b) infecção a 40oC; (c) pré-tratamento de 40oC por cinco segundos seguido por infecção em 25oC. A transformação foi avaliada mediante a expressão do gene uidA e a formação de calos resistentes ao herbicida Bialaphos®. A infecção de embriões a 40oC aumentou a transformação genética em Hi-II, mas não em BR 451. A adição de reguladores de crescimento no meio de regeneração não incrementou o número de plantas regeneradas.(AU)

Production of recombinant human epidermal growth factor in Pichia pastoris

This study was carried out to express human epidermal growth factor (hEGF) in Pichia pastoris GS115. For this aim, the hEGF gene was cloned into the pPIC9K expression vector, and then integrated into P. pastoris by electroporation. ELISA-based assay showed that the amount of hEGF secreted into the medium can be affected by the fermentation conditions especially by culture medium, pH and temperature. The best medium for the optimal hEGF production was BMMY buffered at a pH range of 6.0 and 7.0. The highest amount of hEGF with an average yield of 2.27 µg/mL was obtained through an induction of the culture with 0.5% (v/v) methanol for 60 h. The artificial neural network (ANN) analysis revealed that changes in both pH and temperature significantly affected the hEGF production with the pH change had slightly higher impact on hEGF production than variations in the temperature.(AU)

Genética molecular na seleção caprina / Caprina molecular genetics in goat selection

O desenvolvimento científico e os avanços da genética molecular, tem permitido progressos significativos nos estudos de seleção com a espécie caprina, ainda que recente. Objetivou-se descrever o processo evolutivo das pesquisas com as tecnologias genéticas, esclarecer as utilidades aplicacionais dos marcadores moleculares e como as diferentes técnicas estão sendo utilizadas na identificação de genes de interesse para a caprinocultura, como também, as perspectivas do seu uso na seleção. As técnicas utilizadas através dos marcadores moleculares têm sido, satisfatoriamente aplicadas, pois possibilita realizar a seleção de animais cada vez mais cedo dentro do rebanho. A importância da investigação neste campo, é indiscutível, pois graças à tecnologia molecular tem abastecido um elevado número de marcadores de DNA, que vem gerando informações úteis, de forma gradativa e acumulativa, para a seleção genômica como uma nova ferramenta no melhoramento animal.

Genética molecular na seleção caprina / Caprina molecular genetics in goat selection

O desenvolvimento científico e os avanços da genética molecular, tem permitido progressos significativos nos estudos de seleção com a espécie caprina, ainda que recente. Objetivou-se descrever o processo evolutivo das pesquisas com as tecnologias genéticas, esclarecer as utilidades aplicacionais dos marcadores moleculares e como as diferentes técnicas estão sendo utilizadas na identificação de genes de interesse para a caprinocultura, como também, as perspectivas do seu uso na seleção. As técnicas utilizadas através dos marcadores moleculares têm sido, satisfatoriamente aplicadas, pois possibilita realizar a seleção de animais cada vez mais cedo dentro do rebanho. A importância da investigação neste campo, é indiscutível, pois graças à tecnologia molecular tem abastecido um elevado número de marcadores de DNA, que vem gerando informações úteis, de forma gradativa e acumulativa, para a seleção genômica como uma nova ferramenta no melhoramento animal.(AU)

Potencial terapêutico das proteínas imunorregulatórias recombinantes: produção heteróloga, caracterização e avaliação da atividade biológica da Cistatina-B da piranha vermelha Pygocentrus nattereri

A aquicultura é o setor de maior crescimento entre as indústrias de produção animal. Paralelo a esse importante crescimento ocorre o surgimento de doenças infecciosas, as quais podem causar significativas perdas nos estoques e problemas com o bem-estar animal, sendo o maior obstáculo para avanços na produção aquícola. Para enfrentar essa problemática é necessário associar boas técnicas de manejo ao desenvolvimento de novas tecnologias. Áreas como a biotecnologia e a engenharia genética possibilitam a produção de proteínas recombinantes, as quais podem ser utilizadas tanto na prevenção como no tratamento de doenças, sendo consideradas promissoras para o uso na indústria aquícola. Desta forma, fica evidente a necessidade de reunir toda informação referente ao estado da arte do uso de proteínas recombinantes na aquicultura. Assim, no primeiro capítulo dessa tese foi feita uma revisão do potencial terapêutico das proteínas imunorregulatórias na aquicultura, o que destaca que o uso de proteínas imunorregulatórias tem potencial para serem utilizadas na prevenção e tratamento de doenças de peixes. Dentre as proteínas que apresentam esse potencial, destaca-se as cistatinas. Desta forma, no segundo capítulo foi produzida uma Cistatina-B, oriunda da piranha vermelha Pygocentrus nattereri de forma heteróloga. As cistatinas são conhecidas por formar uma superfamília de inibidores de proteases de cisteína que apresentam um papel chave na degradação de proteínas e estão relacionadas a diferentes processos fisiológicos, como o desenvolvimento e imunidade. Para isso, juvenis de P. nattereri foram capturados no lago Janauacá, município de Manaquiri Amazonas, Brasil. Através da tecnologia do DNA recombinante a proteína Cistatina-B foi produzida e expressada na levedura Pichia pastoris. Foram avaliados a atividade biológica inibitória da protease de cisteína e ação bacteriostática nas bactérias Escherichia coli e Bacillus subtilis. A expressão e purificação da proteína imunorregulatória recombinante rCistatina-B revelou um fragmento de aproximadamente 11.8 kDa. A atividade inibitória atingiu 100% de inibição a uma concentração de 60 µg/µL resposta dependente-concentração do inibidor. Ação bacteriostática em E.coli e B. subtilis, numa concentração de 60 µg/µL de rCistatina-B, apresentou um halo de inibição de 9.66±0.55 mm e 10.50±2.54 mm, respectivamente, inferiores ao observado no controle positivo (espectinomicina) para as duas bactérias (23.93±1.42 e 21.39±1.83 mm) (P<0.05). Na concentração de 80 µg/µL a resposta foi similar, com valores de 8.83±0.72 mm para E.coli e 13.34±5.64 para B. subtilis, menores comparadas com o controle positivo (20±0.04 mm e 24.53±3.91) (P<0.05). Desta forma, o sistema de expressão eucarionte foi hábil em produzir a proteína recombinante rCistatina-B de Pygocentrus nattereri. A partir da confirmação do potencial biológico da Cistatina-B da piranha, análises in silico foram realizadas no genoma do peixe tambaqui Colossoma macropomum. Essas análises, que constituem o capítulo 3 dessa tese, permitiram identificar e analisar a Cistatina-B em todo o genoma do tambaqui. Foram identificados oito genes que codificam para a cistatina-B com base na sequência da piranha. Em geral, o tamanho das Cistatinas-B variaram de 96 a 101 aminoácidos, estão presentes majoritariamente no citoplasma, todas apresentaram motivos e domínios conservados nas cistatinas, além de apresentarem estrutura tridimensional similar a cistatina humana cristalografada. Como conclusão, o conhecimento e desenvolvimento das proteínas imunorregulatórias recombinantes e seu potencial terapêutico na aquicultura permite fornecer um novo bioproduto, o qual poderá ser usado como suplemento para estimulação do sistema imune em peixes.

Aquaculture is the fastest growing sector among animal production industries. Parallel to this important growth is the emergence of infectious diseases, which can cause significant losses in stocks and problems with animal welfare, being the biggest obstacle to advances in aquaculture production. To face this problem, it is necessary to associate good management techniques with the development of new technologies. Areas such as biotechnology and genetic engineering enable the production of recombinant proteins, which can be used both in the prevention and treatment of diseases, being considered promising for use in the aquaculture industry. Thus, it is evident the need to gather all information regarding the state of the art of the use of recombinant proteins in aquaculture. Thus, in the first chapter of this thesis, a review was made of the therapeutic potential of immunoregulatory proteins in aquaculture, which highlights that the use of immunoregulatory proteins has the potential to be used in the prevention and treatment of fish diseases. Among the proteins that have this potential, cystatins stand out. Thus, in the second chapter a Cystatin-B was produced, originating from the red piranha Pygocentrus nattereri in a heterologous way. Cystatins are known to form a superfamily of cysteine protease inhibitors that play a key role in protein degradation and are related to different physiological processes, such as development and immunity. For that, juveniles of P. nattereri were captured in the lake Janauacá, municipality of Manaquiri - Amazonas, Brazil. Through recombinant DNA technology, the protein Cystatin-B was produced and expressed in the yeast Pichia pastoris. The biological activity of cysteine protease and bacteriostatic action in Escherichia coli and Bacillus subtilis were evaluated. The expression and purification of the recombinant immunoregulatory protein rCystatin-B revealed a fragment of approximately 11.8 kDa. The inhibitory activity reached 100% inhibition at a concentration of 60 µg/µL response dependent on the concentration of the inhibitor. Bacteriostatic action in E.coli and B. subtilis, at a concentration of 60 µg /µL of rCystatin-B, showed an inhibition halo of 9.66 ± 0.55 mm and 10.50±2.54 mm, respectively, lower than that observed in the positive control (spectinomycin) for the two bacteria (23.93 ± 1.42 and 21.39 ± 1.83 mm) (P <0.05). At a concentration of 80 µg/µL the response was similar, with values of 8.83 ± 0.72 mm for E.coli and 13.34 ± 5.64 for B. subtilis, lower compared to the positive control (20 ± 0.04 mm and 24.53 ± 3.91) (P <0.05). Thus, the eukaryotic expression system was able to produce the recombinant protein rCystatin-B from Pygocentrus nattereri. From the confirmation of the biological potential of Cystatin-B of the piranha, in silico analyzes were carried out in the genome of the tambaqui fish Colossoma macropomum. These analyzes, which constitute chapter 3 of this thesis, made it possible to identify and analyze Cystatin-B throughout the tambaqui genome. Eight genes that code for Cystatin-B have been identified based on the piranha sequence. In general, the size of Cystatins-B varies from 96 to 101 amino acids, are present mainly in the cytoplasm, all of them presented motifs and domains conserved in cystatines, in addition to presenting a threedimensional structure similar to crystallized human cystatin. In conclusion, the knowledge and development of recombinant immunoregulatory proteins and their therapeutic potential in aquaculture allows us to provide a new bioproduct, which can be used as a supplement to stimulate the immune system in fish.

Biotecnologias de seleção, conservação e multiplicação de recursos genéticos de ovinos Santa Inês

The preservation of animal genetic biodiversity is fundamental to food security. Santa Ines (SI) is an important native Brazilian hair sheep breed that should be preserved by biotechnologies of selection, conservation and multiplication. The molecular biotechnology identify genes of interest that have an impact on the reproductive, productive and health performance, adding value to these animals, while reproduction biotechnologies, especially semen cryopreservation and artificial insemination, are used for multiplication, conservation and dissemination of this germplasm. Activities related to the conservation and adding value to SI should continue to be stimulated otherwise an irretrievable loss of its originality and genetic diversity can happen.

A preservação da biodiversidade genética dos animais é fundamental para a segurança alimentar. O ovino Santa Inês (SI) é um importante patrimônio genético autóctone brasileiro que deve ser conservado através do uso de biotecnologias para seleção, conservação e multiplicação. As biotecnologias moleculares identificam genes de interesse que têm impacto sobre o desempenho reprodutivo, produtivo e sanitário, agregando valores a estes animais, enquanto que, as biotecnologias da reprodução, em especial a criopreservação do sêmen e inseminação artificial, são utilizadas para a multiplicação, conservação e disseminação deste germoplasma. As atividades relacionadas à conservação e agregação de valores ao ovino SI devem continuar sendo estimuladas sob pena de uma irrecuperável perda da sua originalidade e diversidade genética.