A engenharia genética vegetal envolve a introdução intencional de DNA estrangeiro no genoma da planta. Os dois métodos de transformação mais utilizados são a transformação mediada por Agrobacterium e a entrega balística de partículas.
A Agrobacterium tumefaciens é uma bactéria do solo que transfere naturalmente um segmento de seu plasmídeo Ti (T-DNA) para células vegetais. O T-DNA é flanqueado por sequências de borda esquerda e direita reconhecidas pelo complexo proteico Vir da bactéria. Em sistemas de vetores binários, o T-DNA carregando o gene de interesse e um marcador selecionável é clonado em um pequeno plasmídeo, enquanto as proteínas Vir são fornecidas em trans por um plasmídeo auxiliar na mesma cepa de Agrobacterium.
A transformação mediada por Agrobacterium é o método de escolha para plantas dicotiledôneas e muitas monocotiledôneas. Os métodos de disco foliar, cocultivo e imersão floral expõem tecidos vegetais à Agrobacterium. O método de imersão floral, amplamente utilizado para Arabidopsis, envolve a imersão de flores em desenvolvimento em uma suspensão de Agrobacterium, transformando o gametófito feminino.
A transformação balística (bombardeamento de partículas) acelera micropartículas revestidas com DNA para dentro de células vegetais usando hélio comprimido. As partículas penetram na parede celular e na membrana, entregando DNA diretamente no núcleo ou cloroplasto. Este método é eficaz para plantas recalcitrantes à Agrobacterium, incluindo cereais como trigo e milho, e para transformação de cloroplastos.
A seleção de células transformadas usa genes marcadores que conferem resistência a antibióticos ou herbicidas. Marcadores selecionáveis comuns incluem nptII (resistência à canamicina), hpt (resistência à higromicina) e bar (resistência à fosfinotricina). Genes repórteres como gus (β-glucuronidase) e gfp (proteína fluorescente verde) permitem identificação visual de tecidos transformados.
Genes marcadores selecionáveis podem ser removidos em gerações subsequentes usando sistemas de recombinação sítio-específica como Cre-lox ou FLP-FRT. A transformação livre de marcadores produz plantas sem genes de resistência a antibióticos, abordando preocupações regulatórias e de aceitação pública.
As aplicações incluem culturas resistentes a herbicidas (Roundup Ready), culturas Bt resistentes a insetos, conteúdo nutricional melhorado (Arroz Dourado), tolerância à seca e produção de proteínas farmacêuticas em plantas. A edição genômica usando CRISPR-Cas9 está substituindo cada vez mais as abordagens transgênicas tradicionais.
