Plantas transgénicas

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

13. Transformación genética:A. tumefaciens

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

32. Modificación genéticamente 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.