Edição gênica pode ampliar eficiência da fixação de nitrogênio

A edição gênica de microrganismos avança nas pesquisas brasileiras para ampliar o potencial de bactérias utilizadas na fixação biológica de nitrogênio (FBN) e na produção de bioinsumos. Segundo dados divulgados pela Embrapa, os estudos buscam melhorar o desempenho desses organismos na agricultura e desenvolver soluções mais adaptadas às diferentes condições de campo.

A tecnologia também integra pesquisas da Empresa com soja, tomate, bovinos e peixes. Segundo o pesquisador Alexandre Nepomuceno, da Embrapa Soja (PR) e integrante da Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio), mais de 50% das submissões de edição gênica feitas atualmente ao colegiado estão relacionadas a microrganismos.

Esse movimento acompanha a busca por tecnologias mais sustentáveis na agropecuária, como os bioinsumos. No Brasil, a aplicação da FBN tem impacto econômico relevante, especialmente na soja.

Segundo dados divulgados pela Embrapa, a FBN gera uma economia anual estimada em cerca de US$ 15,2 bilhões para a cultura da soja. O País também importa cerca de 85% dos fertilizantes consumidos na agricultura.

“Portanto, investir em estudos para aprimorar as bactérias já utilizadas nesse processo e ampliar o conhecimento para outras culturas agrícolas é uma prioridade”, destaca Nepomuceno.

A edição gênica pode ser comparada à edição de um texto. A técnica permite localizar uma região específica do DNA e fazer alterações, removendo, inserindo ou substituindo partes da sequência.

Uma das ferramentas utilizadas é a CRISPR-Cas9. Nesse sistema, um RNA-guia reconhece a região do DNA que será modificada e conduz até ela a enzima Cas9, que funciona como uma “tesoura molecular” responsável pelo corte no ponto determinado.

A partir desse processo, os pesquisadores conseguem realizar a alteração desejada na sequência genética.

Entre as pesquisas desenvolvidas pela Embrapa está a aplicação da edição gênica em bactérias diazotróficas, microrganismos capazes de realizar a fixação biológica de nitrogênio, associadas a gramíneas.

Segundo dados divulgados pela Embrapa, os trabalhos ainda estão em fase inicial e buscam editar bactérias que já se relacionam com plantas para modificar a forma como fixam e assimilam nitrogênio. O objetivo é fazer com que uma parcela maior desse nutriente fique disponível para a planta.

A estratégia atua em dois pontos do metabolismo bacteriano. Um deles envolve a modulação dos genes nifL e nifA, relacionados à regulação da fixação biológica de Nitrogênio.

O outro consiste na redução da atividade da enzima glutamina sintetase, com o objetivo de aumentar o acúmulo e a liberação de amônia para a planta hospedeira.

A Embrapa Agrobiologia trabalha com quatro grupos de bactérias. Entre eles estão Azospirillum argentinense, associada à braquiária; Azospirillum baldaniorum, relacionada ao trigo; Nitrospirillum viridazoti e Gluconacetobacter diazotrophicus, associadas à cana-de-açúcar e outras plantas; e Azorhizophilus paspali, isolada do solo próximo às raízes da grama-batatais (Paspalum notatum).

Segundo dados divulgados pela Embrapa, três estirpes editadas — de Nitrospirillum viridazoti, Azospirillum argentinense e Azospirillum baldaniorum — estão em fase de caracterização em laboratório.

Outras unidades da Embrapa também desenvolvem pesquisas para melhorar o desempenho de microrganismos em condições de campo, incluindo as unidades Semiárido (PE), Milho e Sorgo (MG) e Arroz e Feijão (GO).

“Nossa expectativa é ampliar a competitividade deles na agropecuária, em diferentes culturas e em outras frentes, como o controle biológico de pragas e doenças e a tolerância a estresses climáticos, por exemplo”, diz Araújo.

A edição gênica também está presente em outras frentes de pesquisa da Embrapa. Na soja, uma das linhas busca reduzir fatores antinutricionais que dificultam a digestão de proteínas.

Segundo dados divulgados pela Embrapa, a pesquisa utiliza CRISPR-Cas9 para inativar esses fatores e melhorar o aproveitamento nutricional do grão na alimentação animal. Em setembro de 2022, uma linhagem editada recebeu parecer da CTNBio que a enquadrou como variedade convencional não transgênica.

Desde então, a linhagem vem sendo testada a campo em diferentes safras e locais do Paraná. Segundo dados divulgados pela Embrapa, 200 quilos de grãos foram enviados à Embrapa Suínos e Aves para os primeiros testes em animais.

Outra frente utiliza edição gênica para desenvolver linhagens de soja mais tolerantes ao déficit hídrico. Uma delas foi considerada convencional pela CTNBio em março de 2023.

Após duas safras de multiplicação de sementes, os testes em diferentes locais começaram na safra 2025/26. A equipe também pesquisa outros genes associados à resposta da planta à falta de água.

Há ainda trabalhos voltados à modificação da composição do óleo de soja. Segundo dados divulgados pela Embrapa, as pesquisas já resultaram em linhagens com mais de 70% de ácido oleico e menos de 3% de ácido palmítico.

A proposta envolve características de interesse alimentar e industrial, como maior estabilidade oxidativa, melhoria de propriedades nutricionais e funcionais, redução de ácidos graxos saturados e possibilidade de obtenção de matéria-prima com características interessantes para biodiesel.

No tomate, a Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia (DF) desenvolveu linhagens com folhas e ramos mais eretos, característica que dificulta o ataque da mosca-branca.

Segundo dados divulgados pela Embrapa, a variedade não editada apresentou cerca de 2,5 vezes mais moscas do que as linhagens editadas. Esse foi o quarto produto da Empresa avaliado pela CTNBio como convencional, em fevereiro de 2026.

Na pecuária, a Embrapa Gado de Leite (MG) trabalha com a adaptação da raça Black Angus ao calor. Os pesquisadores utilizaram como referência mutações no gene receptor da prolactina (PRLR), associadas ao fenótipo de pelo curto e liso observado em raças bovinas adaptadas a ambientes quentes, como Caracu, Carora e Limonero.

Segundo dados divulgados pela Embrapa, a característica favorece a dissipação do calor corporal e foi utilizada para gerar animais editados para pelo curto.

Na piscicultura, a Embrapa Pesca e Aquicultura (TO) criou, em 2023, um centro nacional dedicado à edição gênica em peixes.

Entre os trabalhos estão a edição relacionada à miostatina em tilápia, ainda em andamento; pesquisas com pirapitinga envolvendo reprodução e esterilidade; e um trabalho previsto para o pacu, em 2027, com o objetivo de eliminar espinhas intermusculares.

A regulamentação brasileira também contribui para a diversificação das pesquisas. Desde 2018, a Resolução Normativa nº 16 da CTNBio estabelece critérios para a avaliação de produtos obtidos por Técnicas Inovadoras de Melhoramento de Precisão (TIMP), entre elas a edição gênica.

A análise é realizada caso a caso e permite determinar se o produto final será ou não considerado um organismo geneticamente modificado (OGM).

Para Nepomuceno, a possibilidade de enquadramento de produtos editados como convencionais representa uma diferença importante em relação aos transgênicos.

O pesquisador lembra que, em meados de 2014, o custo estimado para colocar uma planta transgênica no mercado chegava a cerca de US$ 130 milhões. Segundo ele, a complexidade regulatória e os custos envolvidos contribuíram para concentrar o desenvolvimento dessas tecnologias em poucas empresas, principalmente em grandes culturas e em um número restrito de características.

No caso da edição gênica, produtos considerados convencionais pela CTNBio podem apresentar custos regulatórios significativamente menores.

Uma planta de cana-de-açúcar editada, desenvolvida pela Embrapa Agroenergia e considerada convencional pela Comissão em 2021, teve, segundo Nepomuceno, custo zero de desregulamentação.

Esse cenário pode ampliar a participação de instituições e empresas de diferentes portes no desenvolvimento da tecnologia e favorecer pesquisas com maior diversidade de espécies e características de interesse.

Entre os novos atores estão startups, que vêm estabelecendo parcerias com instituições de pesquisa, empresas agroindustriais e governos para desenvolver tecnologias e levá-las ao mercado.

Apesar dos custos regulatórios menores, a propriedade intelectual ainda representa um desafio para a chegada das tecnologias ao mercado.

Segundo dados divulgados pela Embrapa, os pesquisadores já dominam a edição gênica, mas questões relacionadas à propriedade intelectual e à liberdade de operação, conhecida pela sigla FTO, estão entre os obstáculos à exploração comercial dos produtos desenvolvidos.

No caso do CRISPR-Cas9, Nepomuceno destaca um cenário de patentes complexo, marcado por disputas e pela necessidade de licenciamento, o que pode elevar os custos.

Entre as alternativas estão ferramentas como Cas12a/Cpf1, MAD7, CLOVER e TAHITI. Essas tecnologias podem reduzir a dependência da Cas9, embora também tenham questões próprias de propriedade intelectual a serem avaliadas.

As pesquisas foram apresentadas durante o evento virtual “P&D em debate”, promovido pela Embrapa e organizado pelo Comitê Gestor do Portfólio Biorrevolução. O encontro ocorreu em 2 de setembro e contou com a participação de mais de 430 pessoas.

Além de Alexandre Nepomuceno e Jean Araújo, que atuou como moderador, participaram como palestrantes a pesquisadora Mônica Ledur, da Embrapa Suínos e Aves (SC) e presidente do portfólio de Biorrevolução; o pesquisador Tiago Campos, da USP de Ribeirão Preto; o pesquisador Marcelo Menossi, da Unicamp; e o analista Francisco Noé da Fonseca, da Diretoria de Inovação Social e Transferência de Tecnologia (DINT).

O diretor de Pesquisa e Desenvolvimento da Embrapa, Clenio Pillon, ressaltou a importância do evento para o compartilhamento de experiências científicas entre especialistas da Empresa e instituições parceiras.

Segundo dados divulgados pela Embrapa, em 2025 o “P&D em debate” reuniu 1.248 participantes. Em 2026, até o início de setembro, o evento já havia contado com 1.857 participantes.

Para Pillon, a edição gênica é um tema de grande interesse para a ciência nacional e internacional, principalmente pelo potencial de acelerar o melhoramento genético de plantas, animais e microrganismos. “É um tema disruptivo e a Embrapa já tem resultados importantes, como os mencionados pelo pesquisador Alexandre Nepomuceno”, enfatizou.

O diretor também destacou que ainda existem obstáculos regulatórios e financeiros que dificultam a chegada das soluções desenvolvidas pela Empresa ao mercado.

Nesse contexto, Pillon propôs a criação de uma rede nacional de pesquisa com a participação de instituições parceiras dos setores público e privado. A proposta busca fortalecer as pesquisas e identificar alternativas capazes de acelerar a transferência de conhecimentos e tecnologias ao setor produtivo.