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MODIFICACIÓN
GENÉTICA DE LAS
PLANTAS
Melissa Sarmiento Ramírez
Magdalena Reinoso
Lucía Quemada Garrido
BIOTECNOLOGIA VEGETAL
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Técnicas de ingeniería genética + cultivo de tejidos
vegetales in vitro
Ingeniería genética:
- Técnicas de manipulación ADN
-Desarrollo (ADN-Watson y Crick):nueva o moderna
biotecnología
Cultivo in Vitro:
-Partes de plantas y plantas enteras en medios
asépticos y ambientes controlados (luz y Tª)
-Totipotencia: capacidad de células vegetales
( no todas) de regenerar plantas enteras.
- Protoplastos: Biotecnología de hibridación
somática (híbridos entre especies diferentes que
comienza con fusión de protoplastos y posterior
regeneración de plantas enteras).
TRANSFORMACIÓN GENÉTICA DE LAS
PLANTAS
Agrobacterium tumefasciens
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Agallas de la corona (Plasmido Ti)
Material genético: cromosoma y varios plasmidos
Transfiere porción del plasmido Ti ( T-DNA) al genoma de la célula vegetal, donde
se integra y expresan genes : división y proliferación de cel vegetales sin
control:Tumor
-Genes iaaM-iaatt
-Gen ipt
-Otros
Particularidades únicas de Agrobactrium:
- Transferir fragmento de DNA e integrarlo
en cel vegetal.
- Genes DNA reconocidos por cel vegetal.
- Genes que codifican enzimas
metabolismo de opinas.
PROCESO DE INFECCION:
T-DNA y región vir (plasmidoTi) + genes virulencia chv
(cromosoma)
-T-DNA delimitado por repeticiones de 25pb (borde derecho
e izquierdo)
-Región vir fuera del T-DNA, formada por operones (genes
cuyos productos regulan la expresión de otros genes)
ETAPAS DEL PROCESO
1._ Reconocimiento: genes chv, movimiento quimiotáctico bacteriano y
unión a receptores específicos de célula vegetal.
2._ Vir A se expresa.
3._ Unión Vir G a los demás genes vir y activación
4._ Vir D1-D2 (endonucleasas) . Liberan cadena simple de DNA. Formación del
complejo T.
5._ Paso del complejo T por el canal formado por Vir B.
6._ Entrada al núcleo con previo reconocimiento de SLN por D2 y D1.
7._ Integración del T-DNA al genoma vegetal.
GENES DE T-DNA-SUSTITUCION POR
FORANEOS
- Se demuestra que los genes foráneos se pueden
transferir, integrar y expresar en plantas usando
Agrobacterium tumefasciens como vehículo.
- VECTORES DE TRANSFORMACION: plasmidos con
información esencial para replicarse, transferirse e
integrarse y posibilitar expresión de genes foráneos
en genoma de la cel vegetal.
TIPOS DE VECTORES:
1._ VECTORES COINTEGRADOS: Cuando plasmido de E.coli se transfiere
en agrobacterium, el Dna foráneo de coli se integra en los bordes de su
T-DNA por recombinación homologa dando lugar a: Plasmido con
región vir y el T-DNA con el Dna foráneo
2._VECTORES BINARIOS: Plásmido Ti desarmado con solo región vir y en un
segundo plásmido bordes de l T-DNA con origen replicación funcional en
ambas bacterias. Este último mas pequeño y manipulable para introducir genes
foráneos entre bordes.
Genes marcadores permiten reconocer y seleccionar
células transformadas:
1.
2.
Marcadores de selección: permiten a cel vivir en
agente selectivo (antibiótico o herbicida)
Marcadores informadores: Codifican enzimas que
con sustrato adecuado reaccionan dando una
característica nueva a las células.
*Ejemplo: B-glucuronidasa con un sustrato da
color azul y con otro fluorescente.
LOS PROCESOS DE REGENERACIÓN Y TRANSFORMACIÓN SON
DISTINTOS PARA CADA ESPECIE VEGETAL:
- Transformar una planta no indica que por el mismo procedimiento se pueda
transformar una especie muy próxima.
- Depende de la relación patógeno/huésped (mayoría dicotiledóneas)
- Genes región vir y algunos del T-DNA como los de virulencia determinan
genoma de especies especificas para cada cepa bacteriana.
APLICACIONES
BIOTECNOLÓGICAS

-Resistencia a plagas y enfermedades

-Resistencia a condiciones ambientales
extremas

-Integración planta y microorganismos

-Las plantas como biofactorías

-Mejora de la calidad en productos agrarios
Plagas y enfermedades
Están sometidas a:
Agentes infecciosos
Organismos
consumidores
Plagas y enfermedades



Agentes químicos
Programas de control
a plagas, mediante
organismos
depredadores al
organismo perjudicial.
Mejoras genéticas
Condiciones ambientales extremas
La disminución en el rendimiento de cultivos se
debe al estrés:



Biótico
Abiótico
Este último es el responsable de las mayores
pérdidas de productividad.


A través de la ingeniería genética, podrá
aumentar la torelancia y desarrollar estrategias
hacia el estrés.
Para ello es necesario conocer los mecanismos
de defensa de las plantas hacia el estrés
Interacción planta-microorganismo
Los microorganismo se agrupan según relación:
 Perjudiciales
 Beneficiosas
 Sin efecto directo
Compiten por nutrientes y espacio.
Ej. Rizobacterias
Perjudiciales

Dalbulus maidys la chicharrita adulta del maíz
Beneficiosas
Rhizobium en leguminosa
Las plantas como biofactorías

Las plantas son fuente de alimento,
combustible, y fibras.

Los avances en vitro del ADN y la
transformación de diferentes especies han
permitido la creación de plantas transgénicas.
Plantas de Ananas sativus
Agave sp.
Han ido encaminadas al desarrollo de plantas
con características agronómicas mejoradas.


Plantas tolerantes a herbicidas, virus,
insectos…
A mejorar el producto extraído de la planta:
como en el tomate, las patatas…
Tolerancia a los herbicidas
Parcela de soya infectada con herbicida
Roundup (izquierda)
Cultivos Bt resistentes a los insectos

Maíz híbrido con un gen Bt (izquierda)
y un híbrido sensible al barrenador
europeo del maíz (derecha).


Sus esporas contienen una proteína cristalina
(Cry). En el intestino del insecto, la proteína se
descompone y libera una toxina que se une al
revestimiento intestinal y crea poros así muere
el insecto.
En los cultivos Bt se ha incorporado una
versión modificada del gen Cry bacteriano en
el ADN de la propia planta, de tal modo que la
maquinaria celular de la planta produce la
toxina.
Otra utilidad en las plantas como
biofactorias, es la de producir enzimas
industriales, antígenos para las vacunas,
anticuerpos, péptidos de uso
farmacéutico…
Mejora de productos agrarios




Para el incremento de la producción de las
cosechas y la disminución del uso herbicidas
Beneficiados los agricultores y la sociedad
Objetivos: obtención de productos con menos
contaminantes agroquímicos y de mejor
calidad
Mejorar en el tamaño, valor nutritivo,
extensión de vida
GENES EN “ANTISENTIDO” PARA
RESTABLECIMIENTO DEL FRUTO


Muchos genes han sido
introducidos en variedades
de interés agrónomo con
objetivos de mejora.
En plantas transgénicas se
ha conseguido:
- resistencia y mayor
tolerancia a plagas,
enfermedades, herbicidas.
- mejora de la calidad
nutritiva.
EL TOMATE “DE LARGA VIDA”

En tomates cosechados,
la enzima
poligalacturonasa
degrada las pectinas
(componentes
esenciales de muchas
frutas)

Consecuencia:
reblandecimiento del
fruto y deterioros en su
aroma y sabor.

Procedimiento:
1º Las plantas transgénicas de tomate se han
transformado en la región codificadora del gen de la
enzima poligalacturonasa.
2º El gen se ha insertado al revés en el módulo de
expresión, es decir, en “antisentido”.
*Antisentido: en la doble cadena de DNA:
- la guanina se sustituye por citosina y la
citosina por guanina.
- la adenina se sustituye por timina y la timina por
adenina.
3º El gen en “antisentido” transcribe un RNAm con
secuencia complementaria al RNAm transcrito por el
gen de la poligalacturonasa.
4º Se tiende a la formación de una doble cadena
entre ambos RNAm y así, bloquear parcialmente la
síntesis del enzima.
5º Debido al efecto previo, se consigue un retraso en
la degradación de las pectinas y, por tanto, un tomate
que tarda mucho más tiempo en reblandecerse.
Retraso de la maduración en el
tomate


Maduración: conjunto de cambios externos, de sabor
y textura que un fruto experimenta cuando completa
su crecimiento.
Según el proceso de maduración, el tomate es un
fruto climatérico, es decir, acumula almidón durante
su crecimiento y, en la maduración, lo hidroliza a
monosacáridos, glucosa y fructosa principalmente. Se
produce mucho gasto de energía y se experimenta un
aumento en la respiración.



Por transformación con genes en “antisentido”, se ha
conseguido bloquear parcialmente la síntesis de
etileno (hormona de la maduración).
Procedimiento:
- Mediante la técnica “antisentido”, se ha
conseguido bloquear la síntesis de ACC-sintasa →
no se sintetiza etileno → no se produce
maduración.
Restauración de la maduración:
- por tratamiento con etileno exógeno cuando los
frutos se ponen a la venta.