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Plantas transgénicas

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PLANTAS
TRANSGENICAS
UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA
Facultad de Ciencias Biológicas
Dra. Rosa Altamirano Díaz.
Es una planta cuyo genoma ha sido modificado mediante
ingeniería genética, para introducir uno o varios genes nuevos o
modificar la función de un gen propio.
PLANTAS TRANSGENICAS
Caracteres de protección:
• Resistencia a insectos
• Tolerancia a herbicidas
• Resistencia a hongos
• Resistencia a virus
• Resistencia a bacterias
• Resistencia a nematodos
• Tolerancia ambiental
Caracteres de calidad:
• Demora de la maduración
• Aceites modificados
• Proteínas modificadas
• Alto contenido de sólidos
• Producción de anticuerpos,
enzimas, etc.
CARACTERES DESEABLES EN LOS VEGETALES
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Crecimiento más
vigoroso y producción
abundante.
• En maíz: control del barrenador y
otras larvas plaga.
Se ha incorporado una versión
modificada del gen cry de Bacillus
thuringiensis en el ADN de la propia
planta, de tal modo que la maquinaria
celular de la planta produce la toxina.
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  • 1. PLANTAS TRANSGENICAS UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA Facultad de Ciencias Biológicas Dra. Rosa Altamirano Díaz.
  • 2. Es una planta cuyo genoma ha sido modificado mediante ingeniería genética, para introducir uno o varios genes nuevos o modificar la función de un gen propio. PLANTAS TRANSGENICAS
  • 3. Caracteres de protección: • Resistencia a insectos • Tolerancia a herbicidas • Resistencia a hongos • Resistencia a virus • Resistencia a bacterias • Resistencia a nematodos • Tolerancia ambiental Caracteres de calidad: • Demora de la maduración • Aceites modificados • Proteínas modificadas • Alto contenido de sólidos • Producción de anticuerpos, enzimas, etc. CARACTERES DESEABLES EN LOS VEGETALES
  • 5. Crecimiento más vigoroso y producción abundante. • En maíz: control del barrenador y otras larvas plaga. Se ha incorporado una versión modificada del gen cry de Bacillus thuringiensis en el ADN de la propia planta, de tal modo que la maquinaria celular de la planta produce la toxina.
  • 7. Sistemas de transferencia genética en plantas TRANSFORMACION CELULAR EN VEGETALES Transferencia indirecta de ADN usando vectores biológicos Transferencia directa de ADN
  • 8. Transferencia indirecta de ADN usando vectores biológicos - Sistemas basados en Agrobacterium tumefaciens y Agrobacterium rhizogenes. - Sistemas basados en virus vegetales.
  • 9. Agrobacterium tumefaciens Sistema natural de transferencia de genes al genoma de las plantas → Plásmido Ti FORMACIÓN TUMORES Actualmente denominado Rhizobium radiobacter
  • 10. Transformación genética:A. tumefaciens Mapa genético del plásmido Ti
  • 11. ETAPAS DEL PROCESO 1. Reconocimiento, bacteria se une por medio de receptores (chvA, chvB) movimiento quimiotáctico bacteriano y unión a receptores específicos de célula vegetal. 2. Señales de la planta (agentes fenólicos) 3. Activación transcripcional (activación de los genes vir). 4. Transducción de señales. 5. Metabolismo del ADN-T. Vir D1-D2 (endonucleasas) . Liberan cadena simple de DNA. Formación del complejo T. 6. Transporte intracelular. 7. Importe nuclear. 8. Integración del ADN-T.
  • 12. Se demuestra que los genes foráneos se pueden transferir, integrar y expresar en plantas usando Agrobacterium tumefasciens como vehículo
  • 14. Factores principales que determina si los genes se expresan en el momento y cantidad adecuada: a) Un gen debe ser introducido en todas las células y ser estable para la transferencia a su descendencia:  El promotor debe ser reconocido y bien regulado o siempre activo.  Se debe suministrar terminación y señal de poliadenilación.  Se pueden necesitar secuencias que dirija la proteína a un orgánulo determinado. b) Uso de codones:  Los genes necesitan especificar aminoácidos que coincida con los tRNA y grupos de aminoácidos de la planta.  Los genes se pueden modificar para que contenga los codones adecuados (ingeniería de codones). SISTEMA DE EXPRESIÓN VEGETAL
  • 15. VECTORES DE TRANSFORMACIÓN Plásmidos con información esencial para replicarse, transferirse e integrarse y posibilitar expresión de genes foráneos en genoma de la célula vegetal Tipos de Vectores basados en Plásmidos Ti Vectores binarios Vectores co-integrativos
  • 16. VECTORES BINARIOS Características: 1. Un marcador de selección para células bacterianas unido a un promotor. 2. Un marcador de selección para células vegetales, unido a un promotor. 3. Un sitio múltiple de clonación y/o expresión. 4. Los bordes izquierdo y derecho del ADN-T del plásmido Ti, para colocar el marcador de selección y el sitio múltiple de clonación.
  • 17. VECTORES CO-INTEGRATIVOS Plasmido con Ti desarmado Capaz de infectar Vector intermedio Con región T-ADN y el gen de interés Forma Plásmido co-integrado después de la recombinación homóloga sobre T-DNA Se usa el plasmido de E. coli (pBR322).
  • 18. Los promotores determinan: Donde, cuándo, cuánto y bajo qué condiciones se expresa el gen. PROMOTORES Se seleccionan:  Sobre la base de la especie vegetal.  Del gen que se quiere insertar.  El tejido o la etapa del desarrollo en los cuales se va a expresar el gen.
  • 19. Promotores Ventajas Desventajas Origen viral: • CaMV35S • CaMV19S - Expresión constitutiva - Alto número de transformantes en mono y dicotiledóneas - Origen viral - El nivel de expresión del transgen puede variar según el tejido y el estadío. - Sobreexpresión inconveniente - Puede haber silenciamiento genético a largo plazo Origen Vegetal: • Act 1, Act 2, • Ubi 1, Ubi 1, - Origen vegetal - Mayor expresión en monocotiledóneas - Menor silenciamiento transgénico a largo plazo. - Menor número de transformantes que con promotores de origen viral - La expresión puede variar según el estadio de desarrollo y el tejido. - Potencial uso en el control de áfidos. PROMOTORES CONSTITUTIVOS.
  • 20. Promotores Ventajas Desventajas Estrés biótico NOS (Agrobacterium) - Activación exógena y endógena - Control espacial y temporal de la expresión transgénica más preciso - Efecto reversible -Relativamente baja frecuencia de transformantes -Generalmente de expresión no constitutiva Factores físicos: • ftsH6 de tomate (por temperatura) • Rubisco (por luz) Factores químicos: • AlcR/AlcA, por etanol • XVE/olexA, por β- estradiol PROMOTORES INDUCTIVOS
  • 21. Permiten reconocer y seleccionar células transformadas: 1. Marcadores de selección: Permiten a las células vivir en agente selectivo (antibiótico o herbicida). Gen de la neomicina fosfotransferasa (nptII), resist. a Kanamicina. GENES MARCADORES
  • 22. 2. Marcadores informadores: Codifican enzimas que con sustrato adecuado reaccionan dando una característica nueva a las células. Gen reportero: su expresión es fácil de observar su localización y expresión.  B-glucuronidasa con el sustrato (X-Gluc) da color azul.  Proteína Fluorescente verde (GFP)  Luciferasa. Expresíón del gen luc en Nicotina tabacum
  • 23. 1. Virus del mosaico de la coliflor: CaMV. 2. Virus del mosaico del tabaco TMV 3. Germinivirus: Con DNA de una sola banda. Infección viral sistémica en la planta: Se han combinado plásmidios derivados de Ti y de vectores virales Ventajas: • Facilidad de infección. • Rango de hospederos más amplio. • Alta expresión de genes bajo control de promotores. Transferencia indirecta basado en Vectores Virales
  • 24. Transferencia directa de ADN 1. Por biobalística. (Shot Gun). Un cañón artificial bombardea micropartículas con el inserto, sobre la célula.
  • 25. FUENTE: Arguluza 2016. Plantas Transgénicas.
  • 26. 2. Uso de protopastos: a) Electroporación. Se somete a los protoplastos a descargas eléctricas, los plásmidos recombinantes ingresan a los protoplastos. a) Tratamiento químico: polietilenglicol (PEG) en combinación con cationes divalentes (Ca2+ o Mg2+). 3. Por microinyección
  • 27. 1. Identificar un carácter deseable, 2. Encontrar algún organismo que lo exprese. 3. Encontrar el gen responsable del carácter deseado. 4. Combinar el gen con otros elementos para que sea funcional en la planta. 5. Mover los genes a las células de la planta. 6. Encontrar células modificadas y regenerarlas en plantas completamente funcionales. PROCEDIMIENTO EN LA GENERACION DE UNA PLANTA TRANSGENICA
  • 28. Cómo se expresan los genes? 1. Para que el ADN transcriba el gen en ARNm, debe haber un promotor delante de la secuencia. 2. Algunos promotores activan el gen en casi todas las células de la planta (Pr. Constitutivos). 3. Algunos solo lo hacen en las partes verdes. 4. Otros promotores solo trabajan en tejidos específicos, como polen, raíz o tejidos dañados.
  • 29. Limitaciones en la generación de plantas transgénicas • Tener que introducir ADN en células vivas. • Lograr que el ADN sea insertado en forma estable, en los propios cromosomas de las células, haciendo viable su replicación. • Lograr que esta inserción sea funcional.
  • 30. Daño al medio ambiente . Flujo de genes desde los cultivos a la maleza . Resistencia a los antibióticos . Filtración de proteínas transgénicas en el suelo . Reducción real del uso de plaguicidas Modificación de las prácticas actuales de cultivo . Flujo de genes de un cultivo a otro Perturbación de las prácticas y economías tradicionales en los países menos desarrollados. Objeciones a los cultivos transgénicos Daño a la salud humana . La alergenicidad . La transferencia horizontal y la resistencia a los antibióticos . La ingestión de ADN extraño (el promotor del virus del mosaico de la coliflor). . Modificación de la concentración de nutrientes
  • 31. La poligalacturonasa es una enzima vegetal que degrada las pectinas en las paredes celulares de las plantas y contribuye al ablandamiento de la fruta. Se inhibió la expresión del gen de la poligalacturonasa mediante la introducción de un gen de poligalacturonasa antisentido y se creó la primera planta comercial modificada genéticamente llamada tomate de larga vida “Flavr savr”. Tecnología antisentido
  • 33. Plantas transgénicas resistentes a herbicidas EPSPS: 5-enol-piruvilshikimato - 3- fosfato sintasa
  • 34. fIN El éxito tiene una simple fórmula: da lo mejor de ti y puede que a la gente le guste. Sam Ewing.