ARIAS, C. A.

KUWAHARA, M. K.

LINO, E. J.

MARCELINO, F. C.

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Validação de um método para detecção e quantificação de soja cultivance® tolerante a herbicidas imidazolinonas por PCR convencional e quantitativoLINO, E. J1; KUWAHARA, M. K2.; ARIAS, C. A2.; MARCELINO, F.C.2. 1Universidade Estadual de Londrina; 2Embrapa Soja. e-mail: francm@cnpso.embrapa.br IntroduçãoA Soja Cultivance® é o mais recente evento de soja aprovada para plantio e comércio no Brasil, em dezembro de 2009, pela Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio). O evento foi desenvolvido pela Embrapa Soja e a empresa BASF, e teve inserido em seu genoma o gene ahas (ácido-hidroxiacético sintetase), de Arabidopsis thaliana, que promove resistência a herbicidas da família das imidazolinonas. Uma vez liberada para plantio e comércio, todo evento transgene deve ser passível de ser detectado, uma vez que há segregação dos mercados transgene e convencional no país, além de quantificado, em cumprimento com o Decreto de Rotulagem (Nº 4.680 de 25 de abril 2003), que estabelece a obrigação de informar no rótulo a presença de transgênico, desde que esta seja acima de 1% da composição do produto final. Diferentes metodologias podem ser empregadas para a detecção, identificação e quantificação de eventos transgene, no entanto a técnica de PCR (reação em cadeia da DNA polimerase) vem sendo a principal metodologia utilizada, pois apresenta custo relativamente baixo, possui alta sensibilidade, o que permite que o alvo seja detectado tanto em produtos in natura, como grãos, farelo e ração como em produtos processados, como os mais variados tipos de alimentos que apresentam soja em sua composição (LIPP et al.; 2005). O objetivo deste trabalho foi validar um sistema para detecção e quantificação do evento de soja Cultivance® pela técnica de PCR convencional e quantitativo utilizando parâmetros de validação descritos pelo Codex Alimentarius, entre estes a especificidade, seletividade, sensibilidade, precisão, seletividade e os limites de detecção (qualitativo) e quantificação (quantitativo) do método. Material de MétodosPara validação da detecção e quantificação do alvo ahas foram utilizadas amostras de soja Cultivance® e convencional, ambas obtidas no Banco de Germoplasma (BAG) da Embrapa Soja. Para o desenho dos primers e sondas específicos para os genes ahas e lectina foi utilizado o software Primer Express (Applied Biosystems) (Tabela 1). Para garantir a amplificabilidade, as amostras de soja foram testadas com primers específicos para o gene lectina, comumente empregado como referência endógena (RE) em soja. A robustez do método foi realizada variando as concentrações de primers, sondas, MgCl2 e a temperatura de anelamento. No teste de seletividade, o DNA do evento Cultivance® foi misturado na mesma proporção (50ng DNA soja Cultivance® + 50 ng de DNA de outros materiais) com DNA oriundo 54 Embrapa Soja. Documentos, 323de amostras de outros eventos transgenes de soja (soja tolerante a seca – P2193 e soja RR); além de amostras de milho transgenes (eventos Bt11, Bt176, Yildegard® e Liberty Link®). A especificidade foi testada pela capacidade do sistema de detecção amplificar apenas o fragmento específico presente nas amostras de soja Cultivance®. Para testar a sensibilidade, o DNA de uma amostra 100% transgene para o evento Cultivance® foi diluída de modo a conter de 1000 a 1 cópia do gene alvo. As reações de PCR convencional foram conduzidas no termociclador modelo 7900 (Applied Biosystems), em um volume final de 25 µL contendo 2,5 Mmol /L de cada dNTP, 1 U de Taq DNA polimerase, 0,2 µmoles de primers, 125 ng DNA molde, KCl 50 Mmol /L e MgCl2 2,5 Mmol /L. Os fragmentos amplificados foram separados por eletroforese em géis de agarose 1,2% (p/v), e visualizados por meio de luz ultravioleta. Para determinar o Limite de Detecção (LOD), percentuais variando de 0.01, 0.1, 0.5, 1.0 de DNA transgene em relação ao DNA não transgênico foram testados em 10 replicatas. O percentual de falso negativo foi determinado pela razão entre o numero de amostras classificados erroneamente como negativas pelo numero total de amostras analisadas. Para quantificação do evento Cultivance® foi desenvolvido o sistema baseado na metodologia  TaqMan®. As reações foram padronizadas de modo a conter, em um volume final de 25 uL, 12,5 µL de TaqMan PCR Master Mix 2X, de 0,5 µM dos primer e 0,4 uM de sonda para o alvo lectina e 0,64X do Assay específico para o alvo ahas, 125 ng de DNA, sendo o volume final completado com água milliq. Os parâmetros de ciclagem para as reações de amplificação foram: 50°C por 2 min, 95°C por 10 min, seguidos de 40 ciclos de 95°C por 2 min, 60°C por 1 min, sendo coletados os dados nesta última etapa. A seletividade e especificidade foram determinadas utilizando as mesmas amostras testadas na PCR convencional, baseando-se nos valores mínimos e máximos de Ct obtidos. A linearidade do sistema foi determinada pela amplificação de amostras 100% transgênicas diluídas serialmente variando de 100 a 10-5. O logarítimo da diluição foi plotado em função dos valores de Ct, para o gene alvo e a RE, e a equação que descreve a variação dos valores de Ct em função da diluição foi gerada. Os valores de eficiência de cada sistema foram determinados pela fórmula E=10-1/slope.ResultadosTodas as amostras foram extraídas com sucesso e amplificadas com primers para o gene lectina, indicando ausência de inibidores da reação de PCR, tanto na PCR qualitativa (Figura 1) como na quantitativa. Neste caso o valor máximo de Ct (cycle threshold) obtidos para o alvo lectina, tanto nos testes de especificidade quanto de seletividade foram inferiores a 30, em todas as amostras de soja avaliadas.Gene Sequência Tamanho (pb) RT-IMI F-PCR QL 5’ CGATCCTCTCAGAGATTTCGCTAA 3’   890 RT-IMI R -PCR QL 5’ GAATAAGAATGGAGAATTTGGCTACAA 3’  Lec F-PCR QL  5´GCCCTCTACTCCACCCCCATCC 3´ 118 Lec R-PCR QL 5´GCCCATCTGCAAGCCTTTTTGTG 3´  Ahas F-PCR QT 5’ CAAGAACATGTGTTGCCGATGAT  3’ 71 Ahas R-PCR QT 5’ CATCTCCTTCCGTTATGACATCGTT  3’  Sonda-Ahas 5’ CCGAATGGTGGCACTTT  3  Lec F-PCR QT 5’ TCC CGA GTG GGT GAG GAT AG 3’ 80 Lec R-PCR QT 5’ CAT GCG ATT CCC CAG GTA TG‘  3’  Sonda-Lec 5’ TCT CTG CTG CCA CGG GAC TCG  3’   Tabela 1 – Sequencia de primers e sondas para análises em PCR convencional e quantitativo.* qL – primers para a PCR qualitativa; qT – primers para a PCR quantitativa 55V Jornada Acadêmica da Embrapa SojaFig 1 – Teste de Amplificabilidade do DNA das amostras de soja.1 e 2- soja convencional; 3 e 4 - soja tolerante a seca P2193; 5 e 6- soja BtRR2; 7 e 8 - soja RR; 9 e 10 - soja Cultivance®; 11 e 12 – branco; M-marcador 100 pb. O DNA das amostras foi amplificado por PCR com primers específicos para o gene lectina. Os fragmentos foram separados por eletroforese em gel de agarose 1,2% p/v.Fig 2 – Teste de Especificidade. O DNA das amostras de diferentes eventos de soja transgene, 1 e 2 - soja tolerante a seca P2193, 3 e 4 - milho Bt11, 5 e 6 - Milho Bt176, 7 e 8 - Yildegard, 9 e 10 - Liberty Link, 11 e 12 - milho convencional, 13 e 14 - soja RR, 15 e 16 - soja BtRR2, 17 e 18 - soja Cultivance®, 19 e 20 - soja convencional, 21 e 22 – soja Cultivance® 100%, 23 e 24 – soja Cultivance® 1%, 25 e 26- soja Cultivance® 0,5%, 27 e 28 – controle negativo, 29 e 30 – branco e M - marcador 1 Kb plus, foi amplificado com primers específicos para o gene Ahas, presente no evento de soja Cultivance®.SD: desvio padrão  Ct RE: cycle threshold da referência endógenaTabela 2 – Seletividade e Especificidade das analises de quantificação de amostras de soja Cultivance® por PCR quantitativo. Especificidade Seletividade Amostra Ct Alvo SD Ct RE SD Amostra Ct Alvo SD Ct RE  SD P2193 28,22? 0,434? 25,99? 0,952? P2193 + imi 21,22? 0,473? 26,28? 0,122?Bt 176 35,37? 0,289? 34,29? 0,263? Bt 176 + imi 25,26? 0,268? 27,68? 0,227?Yildegard 35,01? 0,784? 34,19? 0,577? Yild. + imi 25,44? 0,724? 28,08? 0,569?L. Link 34,53? 0,998? 34,68? 1,241? L. Link + imi 25,18? 0,076? 28,43? 0,949?Milho conv 35,11? 0,661? 35,34? 1,611? Milho + imi 25,39? 0,458? 27,85? 0,273?Bt 11 35,71? 2,106? 33,15? 0,208? Bt 11+ imi 25,50? 0,342? 28,96? 1,500?RR 32,35? 2,780? 27,77? 0,208? RR + imi 24,55? 0,705? 25,45? 0,422?BtRR2 30,70? 0,004? 29,43? 0,016? BtRR2 + imi 24,58? 0,516? 26,08? 0,170?IMI 25,06? 0,432? 26,68? 0,173? IMI + imi 25,93? 1,507? 27,47? 1,290?Soja conv 31,52? 2,880? 27,53? 1,223? Soja conv + imi 28,00? 2,997? 26,49? 0,101?O sistema para detecção apresentou elevada especificidade, sendo detectada a presença do fragmento esperado, de 890 pb, apenas quando DNA da amostra de soja Cultivance® foi utilizado na reação (Figura 2). Na análise quantitativa a especificidade pode ser considerada satisfatória, uma vez que todos eventos transgenes de milho apresentaram valores de Ct superiores a 34, enquanto para amostras de soja, superiores a 30, com exceção para a amostra de soja do evento P2193, que apresentou valores de Ct médio de 28,22. Para uma especificidade elevada, os valores de Ct para alvos não específicos devem ser superiores a 35 (Tabela 2).56 Embrapa Soja. Documentos, 323A seletividade apresentou resultados satisfatórios, permitindo que o evento transgene fosse detectado em misturas de DNA da soja Cultivance® com todos os eventos testados (Figura 3). Resultados similares foram obtidos na PCR quantitativa, onde todas as amostras contendo DNA do evento Cultivance®, mesmo na presença de outros eventos, apresentaram valores de Ct em média, em torno de 25 (Tabela 2).O teste de sensibilidade demonstrou que o evento foi capaz de ser detectado até quando pelo menos 50 cópias do gene alvo estivessem presentes na reação qualitativa (Figura 4). O limite de detecção foi estabelecido em 0,1% sem ocorrência de falsos negativos (0%). Ainda, para o sistema qualitativo não foi observado a ocorrência de resultados falso positivos nas 10 repetições avaliadas.Tabela 3 – Análise da linearidade do sistema para quantificação de amostras de soja evento  Cultivance®. Equação da reta R quadrado Eficiência Sensibilidade Ct alvo Y=-3,109+21,79 R2 = 0,999 2,097234 3,109 Ct endógeno Y=-2,307+20,76 R2 = 0,974 2,713085 2,307  Fig 4 - Teste de Sensibilidade. Diferentes quantidades de DNA, 1000 a 1 cópia do evento Cultivance® (canaleta 1- 1000 copias, 2- 100, 3- 50, 4- 25, 5- 10, 6-5, 7-1, 8-0 cópias, 9- branco e M-marcador 1 Kb) foram amplificadas com primers específicos para o gene Ahas, presente no evento de soja Cultivance®.Fig 3 – Teste de Seletividade. O DNA do evento Cultivance® foi misturado na mesma proporção com DNA oriundo de amostras dos eventos de soja transgenes  1 e 2–soja tolerante a seca P2193, 3 e 4- milho Bt11, 5 e 6- Milho Bt176, 7 e 8- Yildegard, 9 e 10- Liberty Link, 11 e 12- milho convencional, 13 e 14- soja RR, 15 e 16 soja BtRR2, 17 e 18- soja convencional, 19 e 20- IMI 100%, 21 e 22- IMI 1%, 23 e 24 – IMI 0,5%, 25 e 26- controle negativo, 27 – branco e M-marcador 1 Kb plus. As amostras foram amplificadas com primers específicos para o gene ahas (IMI), presente no evento de soja Cultivance®,A linearidade do método quantitativo pode ser avaliada a partir da inclinação da reta (coeficiente angular) obtida a partir dos valores de Ct alvo e Ct endógeno (Tabela 3). 57V Jornada Acadêmica da Embrapa SojaVisto que ainda não existem padrões de referência certificados (CRM) disponíveis para o evento transgene analisado, para dar continuidade a este trabalho, futuramente, serão desenvolvidos padrões de calibração baseados em misturas do DNA genômico da soja Cultivance® com DNA de soja convencional nas proporções de 50%, 25%, 10%, 5%, 2,0%, 1%, 0,5%, 0,1% e 0,01% do alvo transgênico com relação ao alvo endógeno. Amostras com quantidades conhecidas de percentual de soja transgene serão utilizadas para confirmar a qualidade da curva e dos padrões de calibração, e para determinar acuracidade, precisão, faixa de trabalho e limite de quantificação do sistema.Dos parâmetros de desempenho avaliados até o momento, pode-se afirmar que o sistema apresenta qualidade satisfatória, principalmente para as análises de detecção. Nas análises quantitativas, serão avaliados ainda outras concentrações de primers presentes nas reações multiplex, bem como temperatura de anelamento, a fim de elevar a especificidade do método.ReferênciasLIPP, M.; SHILLITO, R.; GIROUX, R.; SPIEGELHALTER, F.; CHARLTON, S.; PINERO, D.; SONG, P. (2005). Polymerase Chain Reaction Technology as Analytical Tool in: Agricultural Biotechnology J. AOAC Int. 88:136-9154.

Validação de um método para detecção e quantificação de soja culticance tolerante a herbicidas imidazolinonas por PCR convencional e quantitativo.

http://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/handle/doc/859204

Validação de um método para detecção e quantificação de soja culticance tolerante a herbicidas imidazolinonas por PCR convencional e quantitativo.

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