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FACULTAD:
Farmacia y Bioquímica
CURSO:
Biotecnología Farmacéutica.
TEMA:
Virus en Las Plantas e Ingeniería Genética Vegetal.
DOCENTE:
Q.F. Jessica Bardales
INTEGRANTES:
Bautista Llamoctanta, Jorge.
Mantilla Chávez Lesly. M.
Terán Sangay, Verónica Esther.
CICLO:
V
CAJAMARCA, DICIEMBRE DEL
2012
DEDICATORIA
A nuestros padres por su apoyo incondicional durante todos estos años de
estudio para de esta forma mejorar nuestra calidad de vida y alcanzar el éxito
profesional y personal sintiéndonos satisfechos por el trabajo realizado durante
nuestros estudios a lo largo de nuestra carrera.
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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AGRADECIMIENTO
A Dios por brindarnos la salud, ser manantial de nuestras vidas y darnos lo
necesario para realizar nuestras actividades conforme a lo esperado y así
poder lograr nuestros objetivos, además le damos gracias por su infinita
bondad y amor.
A mis padres y hermanos como agradecimiento a su esfuerzo, amor y
apoyo incondicional, por sus consejos, valores y por la motivación constante
que nos permiten ser una persona de bien.
A mis docentes por compartirnos sus conocimientos y por llevarnos paso a
paso en el aprendizaje que ellos nos brindan durante la formación tanto
personal como profesional.
ÍNDICE
I. INTRODUCCIÓN.............................................................................................. 05
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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II. OBJETIVOS....................................................................................................... 06
2.1. Objetivo Específico...................................................................................... 06
2.2. Objetivos Generales.................................................................................... 06
III. MARCO TEÓRICO........................................................................................... 07
3.1. VIRUS DE PLANTAS E INGENIERÍ GENÉTICA VEGETAL...................... 07
3.2. VIRUS VEGETALES................................................................................... 08
3.3. SÍNTOMAS CAUSADOS POR LOS VIRUS............................................... 09
3.3.1. Enanismo.......................................................................................... 09
3.3.2. Mosaico............................................................................................ 10
3.3.3. Amarillento....................................................................................... 10
3.3.4. Mancha de anillo.............................................................................. 10
3.3.5. Necrosis............................................................................................ 10
3.3.6. Anormalidades del crecimiento......................................................... 10
3.3.7. Formas ahusadas............................................................................. 10
3.3.8. Movilización del virus en la planta.................................................... 10
3.4.
FORMAS DE TRANSMISIÓN DE LOS VIRUS..................................... 11
3.4.1. Transmisión por insectos.................................................................. 11
3.4.2. Transmisión por ácaros.................................................................... 14
3.4.3. Transmisión por nematodos............................................................. 14
3.4.4. Transmisión por hongos................................................................... 14
3.4.5. Transmisión por cuscuta................................................................... 14
3.4.6. Transmisión por propagación vegetativa.......................................... 15
3.4.7. Transmisión mecánica a través de la savia...................................... 15
3.4.8. Transmisión por semillas botánicas.................................................. 15
3.4.9. Transmisión por polen...................................................................... 16
3.5.
DIAGNÓSTICO DE LOS VIRUS........................................................... 16
3.6.
SINTOMATOLOGÍA EN LA PLANTA.................................................... 16
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
Página 4
IV. AVANCES TECNOLÓGICOS DE LA INGENIERÍA GENÉTICA....................... 17
4.1.
Resistencia a insectos........................................................................... 23
4.2.
Control de malas hierbas....................................................................... 23
4.3.
Resistencia a enfermedades................................................................. 24
4.4.
Tolerancia al estrés ambiental............................................................... 26
4.5.
Producción de formas androestériles.................................................... 27
4.6.
Maduración del fruto.............................................................................. 28
4.7.
Composición de ácidos grasos.............................................................. 29
4.8.
Proteínas de semillas............................................................................ 30
4.9.
Otros metabolitos de interés alimentario............................................... 31
4.10. Color en plantas ornamentales.............................................................. 32
4.11.
Fijación del nitrógeno........................................................................ 33
4.12. Incremento de la eficacia fotosintética................................................... 34
V.
PERSPECTIVAS........................................................................................ 35
5.1.
Métodos para introducir genes en plantas............................................. 35
5.2.
Vectores virales y agroinfección............................................................ 39
5.3.
Transferencia directa de genes............................................................. 40
5.4.
Incubación de DNA en semillas y embriones desecados...................... 41
VI.
RIESGO ECOLÓGICO AMBIENTAL.......................................................... 41
VII.
RIESGOS HIGIÉNICOS ALIMENTICIOS................................................... 43
VIII.
CONCLUSIONES....................................................................................... 46
IX.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................... 47
I. INTRODUCCIÓN
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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El principal avance de la Ingeniería Genética consiste en la capacidad para crear
especies nuevas a partir de la combinación de genes de varias existentes,
combinando también por lo tanto sus características.
La tecnología del DNA recombinante, ampliamente utilizada con sistemas
microbianos, es también una importante herramienta para la manipulación
genética directa de plantas. Existe un número de métodos de transferencia de
DNA y vectores de expresión efectivos que se ocupan de un amplio rango de
células vegetales que son capaces de regenerar una planta entera a partir de una
sola célula y así producir plantas fértiles que porten genes foráneos en todas sus
células. Las plantas transgénicas también pueden producir una amplia variedad de
compuestos útiles, incluyendo agentes terapéuticos, polímeros, y herramientas
diagnósticas como fragmentos de anticuerpos. De forma alternativa, pueden
diseñarse para la síntesis de determinantes antigénicos virales que, tras la
ingestión, pueden usarse como vacunas comestibles.
Hasta la fecha, unas 140 especies vegetales diferentes han sido genéticamente
transformadas, incluidas muchas especies de forestales y de cultivo a lo largo de
50 países repartidos por el mundo entero. Cultivos con genes de insectos para
que desarrollen toxinas insecticidas o tomates con genes de pez para retrasar la
marchitación han dejado hace tiempo de ser ciencia-ficción para constituir una
realidad en nuestros días.
Permitir el cultivo de hortalizas en áreas desérticas hasta ahora estériles o
aumentar el tamaño de los frutos cultivados son algunos de los adelantos que la
utilización de este tipo de técnicas pueda aportar a la Humanidad, con los logros
que supone hacia la erradicación del hambre en el Mundo.
El enorme avance de la genética de los últimos años ya había permitido saber que
todos los procesos celulares están ordenados por los genes que se encuentran en
el interior del núcleo de cada célula.
II.
OBJETIVOS
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
Página 6
2.1.
OBJETIVO GENERAL
Brindar una sinopsis del fascinante mundo microscópico de los virus
vegetales.
2.2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Describir el concepto básico de virus.

Conocer la estructura de las partículas y genomas virales, los
ciclos de vida de los virus, la evolución y diversidad de los
virus vegetales.

Conocer los principales enfoques para el manejo de las
enfermedades de las plantas.
III. MARCO TEÓRICO:
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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3.1. VIRUS DE PLANTAS E INGENIERIA GENÉTICA VEGETAL
Los virus originan gran variedad de enfermedades en las plantas y daños serios
en los cultivos. Las más comunes se producen por el virus del mosaico amarillo
del nabo, el virus X de la patata (papa) y el virus del mosaico del tabaco. Los
vegetales tienen paredes celulares rígidas que los virus no pueden atravesar, de
modo que la vía más importante para su propagación la proporcionan los animales
que se alimentan de ellos. A menudo, los insectos inoculan en las plantas sanas
los virus que llevan en su aparato bucal, procedentes de otras plantas infectadas.
También los nematodos, gusanos filamentosos, pueden transmitir la infección
cuando se alimentan de las raíces.
Los virus vegetales pueden acumularse en cantidades enormes en el interior de la
célula infectada. Por ejemplo, el virus del mosaico del tabaco puede representar
hasta el 10% del peso en seco de la planta. Los estudios de la interacción entre
estos virus y las células huéspedes son limitados, ya que la infección se realiza a
través de un insecto vector. Además, no se suele disponer en el laboratorio de los
cultivos celulares susceptibles de ser infectados por virus vegetales.
3.2. VIRUS VEGETALES
Virus que parasitan células vegetales a las cuáles causan enfermedades. Constan
de un ácido nucleico encerrado en el interior de una cubierta proteica, y
generalmente no presentan ninguna otra envoltura externa. El ácido nucleico
puede ser ADN o ARN, de cadena doble o sencilla, circular o lineal. Los grupos de
virus vegetales, en la mayoría de los casos, se denominan de acuerdo con su
representante más destacado. Por ejemplo, un grupo que esté muy relacionado
con el virus del mosaico del tabaco se conoce como grupo del tabaco.
Existen varios grupos de virus vegetales, algunos ejemplos son:
 Los Tobamovirus, que tienen ARN unicatenario lineal, a este grupo
pertenece el Virus del mosaico del tabaco.
 Los Potyvirus, con ARN unicatenario lineal, como por ejemplo el virus Y de
la patata.
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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 Los Como virus, también con ARN unicatenario lineal, entre los que se
incluye el virus del mosaico de la judía de careta.
 Los Caulimovirus, que presentan ADN circular bicatenario, y entre los que
se encuentra el virus del mosaico de la coliflor
3.3. SINTOMAS CAUSADOS POR LOS VIRUS
Los síntomas de enfermedades, por ser manifestaciones de la fisiología anormal
de la planta, permiten ver las variaciones que pueden producir la infección viral,
tanto en plantas indicadoras como en plantas de cultivo. Las plantas infectadas
con virus pueden presentar síntomas locales que generalmente ocasionan
reducciones agronómicas, como también síntomas sistémicos que son más
importantes. El síntoma más común producido por una infección viral es la
reducción de la tasa de crecimiento, ocasionando diferentes grados de enanismos
y acaparamiento de la planta. Asimismo, causan diferentes grados de reducción
del rendimiento total como el acortado del periodo vegetativo del cultivo. Los
síntomas que presentan son en determinadas estructuras como tallos, frutos y
raíces. Cuando el síntoma se presenta solo en alguna de estas estructuras se
denomina infección localizada, tales como estriaciones en las hojas y en los tallos.
Cuando los síntomas se evidencian en todas las estructuras de la plantase
denomina infección sistémica. De otro lado, muchos virus pueden infectar ciertos
hospedantes sin desarrollar síntomas visibles. En este caso, el virus y la planta se
denominan virus latente y hospedante asintomático respectivamente. Sin
embargo, algunas infecciones virales pueden parecer sintomáticas temporalmente
bajo condiciones dadas, como en las altas o bajas temperaturas; en este caso se
trata de síntomas enmascarados por condiciones medioambientales. Los síntomas
víricos más comunes son:
3.3.1. Enanismo: Consiste en la reducción del tamaño de la planta y puede
afectar a cualquier estructura.
3.3.2. Mosaico: Se caracteriza por la alternancia de color verde natural con
áreas cloróticas o verde claro en las hojas o también en los frutos.
Dependiendo de la intensidad de coloración, los mosaicos pueden ser
severos o fuertes y suaves o moteados. Son fuertes cuando hay una
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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clara diferencia entre el tejido normal y clorótico; y moteado cuando
dicha diferencia es difusa. En épocas de decir no manifiesta síntomas.
Los mosaicos pueden presentarse ya sea indistintamente en los
tejidos o pueden estar restringidos a las nervaduras secundarias o
terciarias de las hojas. Cuando el matiz verde normal queda
restringido a las nervaduras, el síntoma se denomina ladeamiento de
nervaduras.
3.3.3. Amarillamiento: Este síntoma se presenta cuando todo follaje de la
planta se torna clorótico, como el ocasionado por el virus del
amarillamiento de la remolacha azucarera.
3.3.4. Mancha de Anillo: Manchas anilladas completas o incompletas
producidas principalmente por virus que son transmitidos por
nematodos.
3.3.5. Necrosis: Es la muerte del tejido, producido generalmente por
infecciones sistemáticas. Lo más comunes son las estrías en los
tallos, en los pecíolos, nervaduras y hojas. El virus y de la papa se
caracteriza porque ocasiona necrosis en las nervaduras del envés de
la hoja.
3.3.6. Anormalidades del Crecimiento: Se trata de distorsiones de las
hojas, perdidas del área foliar, inclinación hacia abajo, hojas filiformes
y también tumores o hinchamientos de los tallos.
3.3.7. Formas Ahusadas: Son formas atípicas en ciertas estructuras de la
planta, como el alargamiento de tubérculos de la papa causada por el
viroide del “tubérculo ahusado”.
3.3.8. Movilización del Virus en la Planta: Cuando ocurre la transmisión
del virus ya sea mediante la inoculación mecánica o mediante un
agente vector, el virus inicia su replicación en el mismo punto de
penetración, luego se moviliza de una célula a hora adyacente. Esta
movilización es lenta ya que se realiza a través de los plasmodesmos
a una velocidad de 8 a 10 por día. Cuando el virus llega al sistema
vascular (xilema o floema), la movilización del virus en la planta se
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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torna veloz y se disemina fácilmente junto con los fotosintatos. El
tiempo que tarda el virus en movilizarse depende de varios factores,
entre ellos: la variedad de la planta, el tipo de virus, la edad al
momento de la inoculación y principalmente la temperatura. Así por
ejemplo: una planta de tomate inoculada con TMV en un foliolo, la
evolución de la infección ocurre del siguiente modo: A los 3 días el
virus invade todo el foliolo, a los 4 días desciende e invade el sistema
radicular, a los 5 días infecta completamente el tallo, a los 10 días se
incrementa la infección, a los 18 días solo quedan dos hojas sanas y
finalmente, a los 25 días la planta queda completamente infectada.
3.4. FORMAS DE TRASMISIÓN DE LOS VIRUS
Los virus de plantas no salen de su hospedante espontáneamente para infectar a
otras plantas. Por esta razón, no son diseminados por el viento o por el agua y aun
cuando ellos son llevados en la savia de la planta generalmente no causan
infecciones, a menos que se les ponga en contacto con las células vivas de una
herida. Sin embargo los virus son trasmitidos de planta a planta de muchas
maneras: mediante la propagación vegetativa, mecánica a través de agentes
vectores, tales como insectos, ácaros, nematodos, cuscuta, hongos y por el mismo
hombre. De estos afidos y cigarritas.
3.4.1. Transmisión por Insectos:
El medio de transmisión de virus más común y económicamente importante es el
insecto vector. Un insecto para ser vector, requiere alimentarse de una planta
enferma .Si el virus infectante alcanza a ubicarse solo a nivel de las piezas
bucales, se denomina virus no persistente o “stiletborne”, si el virus llega a
acumularse en el interior del insecto y es allí que sale a través del tracto digestivo
y pasa por las piezas bucales para introducirse en otras plantas, se denomina
virus circulativo o persistente.
Cuando los virus circulativos se multiplican en el interior de sus vectores se
denominan virus propagativos.
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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 Afidos: Los afidos son los insectos más importantes en la diseminación de
virus de plantas. Los afidos transmiten más de 170 virus. Existen especies
de afidos que pueden trasmitir el mismo virus; asimismo, una sola especie
de afido puede transmitir varios virus. El afido requiere alimentarse de una
planta infectada por un tiempo no menor de 30 segundos para adquirir el
tipo de virus no persistente, y una vez adquirido, el tiempo de permanencia
del virus el afido par una vez adquirido, el tiempo de permanencia del virus
el afido para una transmisión efectiva varia de pocos minutos a varias
horas, después del cual este deja de ser virulifero. Por el contrario, los
afidos requieren alimentarse de una planta infectada durante varias horas,
para adquirir el virus persistente o circulativo y una vez adquirido, el insecto
permanece virulifero por el resto de su vida. Entre los virus no persistentes
se tienen los siguientes ejemplos:

Virus del mosaico común del fríjol: Es el patógeno viral más
importante de este cultivo, debido a que puede ser transmitido en un
alto porcentaje, mecánicamente por la semilla y por varias especies
de afidos en el campo. De acuerdo con la variedad de frijol, la cepa
(Variante) del virus, y la época de infección, un promedio de 35% de
las semillas producidas por una planta infectada antes de la floración
podrían dar origen a plantas con mosaico común. La transmisión
secundaria del virus puede ser efectuada por un afido vector en el
lapso de un minuto, antes que un insecticida pueda eliminar el
insecto vector.

Virus del mosaico de la lechuga: Es uno de los virus que más
daños causan en las lechugas. Es un Potyvirus que afecta también a
la escarola y a la escarola rizada. Ocasiona serios daños en los
cultivos en los que no se utilizan cepas resistentes e incluso en estos
pueden verse afectados por cepas virulentas.

Virus del enanismo amarillento de la cebolla: Las plantas
infectadas presentan el follaje con listas amarillas, principalmente en
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la base. Las plantas se deforman y se quedan enanas. No hay
control químico, solamente se debe usar semilla sana.
Entre los virus persistentes se tienen:
 Virus del moteado de la zanahoria.
 Virus del enrollamiento de alojo de la papa.
 Virus del mosaico del maíz.
 Cigarritas: Todos los virus transmitidos por cigarritas son circulativos y más
aún, muchos se multiplican dentro del vector (virus propagativo). Para
tornarse viruliferos, las cigarritas requieren alimentarse de una planta
infectada durante varios días, y una vez adquirido el virus, permanecen
viruliferos por el resto de su vida. Entre los virus transmitidos por cigarritas
tenemos:

Virus del mosaico del maíz.

Virus del encrespamiento apical de la betarraga.

Virus de la hoja blanca del arroz.

Virus del rayado fino del maíz.
 Moscas Blancas: Estos insectos son vectores de ciertos tipos de virus que
producen mosaicos cortos.

Virus del mosaico dorado del tomate.

Virus del mosaico del abutilon. El vector más conocido es la especie
vermicia tabasi.
 Pulgones Harinosos: Vectores poco importantes en la transmisión, son
llevadas por las hormigas. Ejemplos: Virus del hinchamiento del tallo del
cacao, transmitidos por pseudococusry golenisis y p. longisponius.
 Insectos Masticadores: Son virus como el epitrix que transmite el virus del
mosaico de la berenjena y el virus latente de la papa; Cero totes ratifícanos
que trasmite el virus del mosaicode cauoi.
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3.4.2. Transmisión por Ácaros:
Los ácaros de la familia Eriophydae son responsables de la transmisión del virus
del mosaico estriado del trigo, mosaico del melocotonero y del virus del mosaico
de higo.
3.4.3. Trasmisión por Nematodos:
Los nematodos transmiten el virus al alimentarse de las raíces de plantas
enfermas y luego se movilizan hacia las raíces de plantas sanas. De este modo,
las formas adultas y las larvas de nematodos adquieren y transmiten el virus.
Como:

Virus de la mancha anillada del tabaco·

Virus de la mancha anillada del tomate.

Virus de la mancha anillada de la fresa.

Virus de la hoja abanicada de la vida.
3.4.4. Transmisión por Hongos:
Las esporas de descanso y las zoosporas de hongos que son liberadas de las
raíces de las plantas enfermas llevan en su interior al virus y al infectar las raíces
de las plantas, también la infectan de virus
3.4.5. Trasmisión por Cuscuta:
Hay virus que pueden ser transmitidos de una planta a otra a través de un puente
formado por el enroscamiento del tallo de a cuscuta entre dos cercanas. La
cuscuta (cuscuta campestris) es una planta parásita desprovista de clorofila y
hojas; posee talluelos y estos emiten haustorios que penetran en la corteza y
madera de una planta; luego, trastoca las partículas virales junto con los nutriente
a través de su floema y los introduce en las siguientes planta mediante nuevos
haustorios, los cuales logran hacer contacto con los haces vasculares de la otra
planta.
3.4.6. Transmisión por Propagación Vegetativa:
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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Cuando se toman órganos de la planta para su propagación vegetativa, tales
como esquejes, cornos, bulbos, rizomas o mediante injertos, los virus presentes
en la planta madre casi siempre serán transmitidos a su progenie. Si un cultivo
propagado vegetativamente está infectado con virus, resulta imposible erradicar la
enfermedad en condiciones de campo. La única alternativa es cambiar o eliminar
el cultivo.
3.4.7. Transmisión Mecánica a través de la Savia:
En la naturaleza, la transmisión mecánica de virus de plantas, mediante la
transferencia directa de la savia a través del contacto entre dos plantas no es
común ni importante. Este tipo de transmisión solo puede ocurrir entre dos plantas
estrechamente espaciadas y con la ayuda de un fuerte viento que puede causar
una mutua severa fricción y una consecuente lesión de plantas adyacentes
ocasionándole este modo, el intercambio de sus respectivas savias. Entre los virus
susceptibles de ser transmitidos de esta manera se encuentra el virus X de a papa
(PVX).Durante las prácticas culturales a nivel de campos e invernadero, la planta
puede ser mecánicamente dañada y de este modo, la savia de la planta infectada
puede quedar adherida a las manos y herramientas. En consecuencia, el virus
puede ser rápidamente transmitido y diseminado como es el caso del virus del
mosaico del tomate. Otra forma de transmisión mecánica de virus es mediante la
parte bucal y el cuerpo de animales que se alimentan y se movilizan entre las
plantas.
3.4.8. Transmisión por Semillas Botánicas:
De todos los virus que se conocen solo en uno al 30 por ciento de ellos pueden
ser transmitidas mediante semillas provenientes de plantas infectadas. La
magnitud de dicha transmisión depende de la interacción virus- hospedantes. En
algunos casos, el porcentaje de transmisión del virus a través de semillas puede
ser tan alto como de un 20 a 94 por ciento en el caso de virus del moteado de la
calabaza cuando infecta el melón; o del 50 a 100 por ciento como el virus del
mosaico estriado de la cebada cuando infecta la cebada. En pocos caos ocurre
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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una transmisión del 100% como en soya, cuando esta es atacada por el virus de la
mancha anillada del tabaco. Generalmente en la transmisión por semillas el virus
se moviliza a través del óvulo de la planta infectada y en pocos casos el virus
emerge a través del polen que fertiliza la flor.
3.4.9. Transmisión por Polen:
Los virus transmitidos mediante el polen, no solo infectan a la semilla y a las
plántulas que crecen a partir de estas sino que también puede desplazarse a
través de la flor fertilizada e infectar a las demás estructuras de la planta madre.
3.5. DIAGNOSTICO DE LOS VIRUS:
El primer paso para el control de los virus es el diagnóstico de la enfermedad, ya
que los resultados del mismo permiten optan por alternativas para el control y
manejo del cultivo. El despistaje de las enfermedades víricas, tanto para las
pruebas a nivel de campo como laboratorio, requiere de la investigación de
personas especializadas. Entre las técnicas de diagnóstico de enfermedad víricas
tenemos la sintomatología en la planta, la prueba de plantas indicadoras y las
pruebas serológicas.
3.6. SÍNTOMATOLOGÍA EN LA PLANTA
La mayoría de los virus causan síntomas evidentes en las plantas infectadas, los
que constituyen una ayuda en el diagnóstico de la enfermedad. Sin embargo, la
evidencia de síntomas a nivel de campo depende de algunos factores tales como
el genotipo de cultivo, el strain o variante del virus, pero principalmente depende
de las condiciones ambientales. Estos factores pueden modificar la visibilidad del
síntoma o atenuarla hasta el punto de enmascararlo y aparentar una planta sana.
Son los semilleros, el diagnostico se debe realizar con cierta periodicidad; por
ejemplo cada 8 a 10 días en la papa. Las observaciones deben hacerse Surco por
surco, con preferencia en las mañanas antes de la plena incidencia del sol, ya que
los síntomas son más evidentes a la clara luz de día sin insolación. De lo contrario,
se recomienda hacer sombra con un cuaderno o tablero de apuntes sobre las
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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plantas que se están observando. Cuando se realiza a nivel de campo no interesa
identificar el tipo de virus; es suficiente detectar el síntoma para calificar la plana
enferma y eliminarla.
Según
los
científicos
implicados
en
la
investigación
genética
agrícola,
prácticamente todos los cultivos pueden ser transformados de este modo, y es
muy probable que antes de que acabe la década existan cultivos gigantes y
plantas cuyas hojas serán venenosas para los insectos que las ataquen. Se habla
ya de la posibilidad de diseñar el tipo de planta que se desee en computador y
luego, mediante las técnicas combinadas de cultivo de tejidos en laboratorio y la
transformación genética, hacerla realidad en pocas semanas.
IV.
AVANCES TECNOLÓGICAS DE LA INGENIRÍA GENÉTICA
VEGETAL
Desde el redescubrimiento de las leyes de Mendel a principios de siglo XX la
mejora de las plantas de cultivo dejó de ser meramente empírica y se convirtió en
científica. Las variedades se seleccionan por ciclos de polinización cruzada
(hibridación), escogiendo los ejemplares con las características más apropiadas.
Se han ido creando variedades selectas que han terminado desplazando a las
antiguas. Posteriormente se introdujo la mecanización en la agricultura, junto con
la aplicación de productos químicos (fertilizantes, plaguicidas, herbicidas). La
Revolución Verde (años 60), con sus nuevas variedades híbridas y sus prácticas
intensivas con abonos y pesticidas llevaron a grandes aumentos de producción en
muchos países que antes tenían graves problemas de suministros de alimentos
(China, India, partes de Latinoamérica).
Los virus son patógenos infecciosos demasiado pequeños para ser vistos en el
microscopio de luz, pero que a pesar de su tamaño son capaces de causar un
caos. Las formas más simples de virus están compuestas por una pequeña
porción de ácido nucleico rodeado de una cubierta proteica (o envoltura proteica o
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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cápside). Como en el caso de otros organismos, los virus portan información
genética en sus ácidos nucleicos, los cuales típicamente codifican tres o más
proteínas. Todos los virus son parásitos obligados que dependen de la maquinaria
celular de sus hospedantes para reproducirse. Los virus no son activos fuera de
sus hospedantes (o huésped u hospedero), lo cual ha llevado a que muchos
sugieran que no son organismos vivos. Todos los tipos de organismos vivos
incluyendo animales, plantas, hongos y bacterias son hospedantes de virus, pero
la mayoría de los virus infecta solo un tipo de hospedante. Los virus causan
muchas e importantes enfermedades vegetales y son responsables por pérdidas
en el rendimiento y la calidad de los cultivos en todas partes del mundo.
Actualmente estamos entrando en una nueva era de la agricultura, de la mano de
las nuevas biotecnologías, con un papel central de la genética molecular. Ello se
ha debido a un auge espectacular de los conocimientos básicos de biología
vegetal y a la aplicación de las técnicas de Ingeniería Genética. A partir de ahora,
la "revolución" agrícola va a depender menos de innovaciones mecánicas o
químicas, y va a estar basada en un uso intensivo de saber científico y de técnicas
moleculares y celulares.
Aunque la biotecnología agropecuaria ha tardado en arrancar (sus primeras
aplicaciones han llegado cuando se llevaban varios años de desarrollo de la
Ingeniería
Genética
espectaculares,
y
farmacéutica)
se
esperan
sus
grandes
frutos
están
innovaciones
empezando
con
a
ser
repercusiones
comerciales en los próximos lustros.
Las promesas de la biotecnología agrícola residen en aumentar la productividad y
reducir costes, generar innovaciones y mejoras en los alimentos y conducir a
prácticas agrícolas más "ecológicas"; contribuir, en suma, a la agricultura
sostenible, que utiliza los recursos con respeto al medio ambiente y sin hipotecar a
las generaciones futuras. Pero además la manipulación genética de plantas tendrá
un impacto en otros sectores productivos: floricultura y jardinería, industria química
e industria farmacéutica.
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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La punta de lanza y parte más espectacular de esta biotecnología es la Ingeniería
Genética de plantas: la creación de plantas transgénicas a las que hemos
introducido establemente ADN foráneo que puede ser no sólo de origen vegetal,
sino de animales o de microorganismos. La biotecnología vegetal es más amplia,
e incluye otras técnicas, pero todos estos nuevos métodos a su vez sirven para
que
los
programas tradicionales
de
mejora
genética
se
realicen
más
racionalmente, con más efectividad y en menor tiempo.
La obtención de plantas transgénicas depende de la introducción (normalmente en
cultivos de tejidos) de ADN foráneo en su genoma, seguido de la regeneración de
la planta completa y la subsiguiente expresión de los genes introducidos
(transgenes).
Normalmente, para que un transgénico pueda funcionar en la planta, hay que
efectuar in vitro una "construcción genética artificial", para ello se suele colocar
delante de la parte codificadora que nos interesa (la que determina una proteína
"ejecutora" de una función determinada) una porción de ADN que permite esa
expresión (promotor de la transcripción) en la planta a manipular. Podemos incluso
escoger nuestros promotores según nuestros intereses; algunos inducen la
expresión en casi todos los tejidos de la planta, de forma continua (constitutiva);
en cambio, otros logran que el transgén se exprese sólo en determinados órganos
o tejidos, o bajo el efecto inductor de alguna sustancia química.
El florecimiento de la Ingeniería Genética vegetal se debe principalmente a dos
grandes avances de la década de los 80; por un lado, protocolos experimentales
para la regeneración de plantas completas fértiles a partir de cultivos de células o
tejidos in vitro y, por otro, métodos para introducir el ADN exógeno, seguido de su
inserción en el genoma y su expresión. Uno de los métodos más empleados para
la transgénesis es el uso de vectores genéticos derivados de una bacteria del
suelo denominada
“Agrobacterium tumefaciens”, que permite "transportar" la
construcción genética de interés al genoma de la planta que se pretende mejorar.
Ello se suele realizar con cultivos in vitro de células o tejidos de dicha planta, que
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posteriormente se manipulan hormonalmente para que regeneren plantas
completas fértiles portadoras del ADN introducido (ADN recombinante).
Mediante estas técnicas se han logrado manipulaciones de varias categorías de
rasgos de las plantas de cultivo: resistencia a plagas (virus, hongos, insectos,
etc.); cualidades del producto, como evitar que se estropee por procesos
fisiológicos (control de la maduración de frutos, que permite mayores tiempos de
almacenamiento); modificaciones útiles para la industria de elaboración (aumento
del contenido de sólidos en el fruto); mejora de las propiedades nutritivas
(aumento del contenido de proteínas o aceites, aumento de los niveles de
aminoácidos esenciales, etc.).
La Ingeniería Genética vegetal encuentra en el momento actual algunas
limitaciones: sólo se puede transferir cada vez un número limitado de genes (uno o
dos); algunas de las plantas de cultivo más importante son aún difíciles de
transformar; el gen foráneo se integra al azar (y no en lugares predeterminados
por el investigador); los genes insertados no suelen expresarse al mismo nivel o
pueden tener una expresión limitada; algunos transgenes pueden terminar
inactivándose y perdiendo su función.
Sin embargo, hay que tener en cuenta que esta tecnología aún está en su
infancia, y algunos de los problemas que acabamos de citar terminarán por ser
solucionados en unos cuantos años. En un futuro se espera ampliar el rango de
las manipulaciones, incluyendo procesos complejos influidos por varios genes:
resistencia a condiciones adversas (sequías, frío, etc.); mejoras de rendimientos
manipulando la respuesta a la luz; manipulación genética de los microorganismos
del suelo que interaccionan con las plantas, para favorecer la nutrición mineral,
mejora de los mecanismos de defensa frente a hongos, bacterias y nematodos
patógenos, y quizá lograr nuevas especies fijadoras de nitrógeno (con lo que
disminuiría la actual dependencia de los abonos químicos). En el campo de la
floricultura veremos nuevas variedades de plantas ornamentales, con nuevos
colores, aromas y diseños florales, sorprendentes formas de plantas, etc.
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No sólo se puede hacer Ingeniería Genética para fines agrícolas, sino que también
se pueden transferir genes que hagan que las plantas produzcan sustancias
valiosas para la industria farmacéutica o química: Se trata de plantas transgénicas
convertidas en fábricas vivas (biorreactores) de sustancias de alto valor añadido.
El atractivo de este enfoque es enorme, ya que podemos disponer de campos de
tabaco, girasol, tomate, colza, etc., sintetizando enormes cantidades de sustancias
difíciles o caras de obtener por otros medios. Además, a diferencia de las
fermentaciones industriales, aquí no hacen falta grandes inversiones ni
trabajadores especializados. Ya hay ensayos a pequeña escala de plantas
productoras de medicamentos (incluyendo vacunas y anticuerpos monoclonales) y
plásticos biodegradables.
Para que una planta transgénica pueda alcanzar el mercado ha de atravesar una
serie de fases, que van desde los primeros ensayos en laboratorio, pasando por
pruebas en invernadero, a pequeños ensayos de campo y finalmente el cultivo
comercial. Las últimas fases se encuentran reguladas por legislaciones ad hoc en
los distintos países. Los primeros "alimentos transgénicos" están empezando a
llegar a las tiendas de algunos países desde 1994 (como es el caso del famoso
tomate Flavr Savr que madura más lentamente que los "convencionales").
Se calcula que en 1996, en los EEUU, se estaban cultivando comercialmente unos
dos millones de hectáreas con plantas transgénicas. Desde 1987 hasta finales de
1995 se habían realizado casi 2000 ensayos de campo (fase previa a la comercial)
en más de 7000 localidades diferentes, bajo dos modalidades de regulación:
notificación a las autoridades competentes o bien permiso expreso por parte de las
mismas. Pero conforme los ensayos van avanzando, un mayor número de plantas
van entrando en la categoría de "desreguladas" (en 1995 eran ya 19 en los
EEUU), es decir, se considera oficialmente que su cultivo es seguro y no plantea
riesgos, por lo que se da vía libre a su cultivo comercial. En total, hay ya más de
50 especies de plantas transgénicas que se están cultivando en campo, siendo las
más empleadas maíz, tomate, soja, colza, algodón y melón. Esta cifra también
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incluye
muchas
dicotiledóneas
importantes
y
un
número
creciente
de
monocotiledóneas como el arroz, el maíz y el trigo.
La aceptabilidad de la biotecnología para la producción de alimentos, sobre todo
desde un punto de vista ético, reposa en que se garantice una serie de requisitos y
se protejan valores ampliamente compartidos; que su producción esté exenta de
riesgos ambientales, que los alimentos sean seguros y nutritivos, a precios
razonables;
que
su desarrollo
y comercialización
no
estén
impulsados
exclusivamente por el afán de lucro de las empresas; que contribuya a disminuir
las desigualdades económicas y que promueva prácticas agropecuarias
ecológicamente correctas y que aseguren la sustentabilidad de los recursos vivos
del planeta.
Inicialmente la investigación se ha dirigido a aquellos caracteres directamente
relacionados con los problemas agrícolas como son el control de insectos, malas
hierbas y enfermedades de los cultivos. Los progresos han sido rápidos y ciertos
genes que controlan estos caracteres ya han sido introducidos con éxito en
bastantes especies cultivadas. Líneas manipuladas genéticamente de soja,
algodón, arroz, maíz, colza, remolacha azucarera, tomate y alfalfa han entrado en
el mercado a partir del año 1993 La investigación en la manipulación genética de
otros caracteres como tolerancia al estrés, eficiencia fotosintética, asimilación de
nitrógeno y composición de las proteínas de semilla esta menos avanzada, debido
a las dificultades intrínsecas de los sistemas fisiológicos y genéticos implicados.
Otras nuevas líneas de investigación están dando resultados espectaculares,
como la regulación de la maduración del fruto, la producción de formas
androestériles, y el uso de las plantas transgénicas como fábricas de moléculas
valiosas, como por ejemplo, anticuerpos funcionales humanos.
4.1. Resistencia a insectos.
Los mayores progresos en la obtención de plantas transgénicas resistentes a
insectos han sido conseguidos a partir de la proteína insecticida de Bacillus
thuringensis. La mayor parte de las cepas de B. Thuringensis son tóxicas para
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larvas de lepidópteros, aunque algunas lo son para larvas de coleópteros o
dípteros. Su toxicidad radica en una proteína grande (toxina Bt), la cual no es
toxica para los insectos beneficiosos, otros animales u hombres. El modo de
acción de esta proteína parece implicar al nivel de disrupción del transporte iónico
de membranas. Mediante mutagénesis dirigida se ha conseguido mejorar unas
100 veces la eficacia de la proteína Bt en tabaco, partiendo de la hipótesis de que
la secuencia adaptada de un procarionte Gram-positivo podría no ser la más
adecuada para su expresión
en el genoma eucariótico de la planta. Otras
moléculas con actividad insecticida provienen del reino vegetal. Son los
inhibidores de enzimas (inhibidores de proteasas, e inhibidores de alfa-amilasas),
lectinas, y proteínas similares a las lectinas (arcelina). El primer gen de origen
vegetal transferido con éxito a otra especie vegetal fue el inhibidor de tripsina del
guisante forrajero en tabaco. Esta proteína es eficaz contra varias plagas de
campo y de almacén que incluyen lepidópteros, coleópteros y ortópteros, y se ha
transferido con éxito a tomate y patata. Los inhibidores proteicos de alfa-amilasas,
abundantes en las semillas de muchas plantas, parecen proteger del ataque de
algunos insectos, pero están aún en una fase temprana de su estudio. Lo mismo
ocurre con las lectinas y proteínas similares. Últimamente se viene ensayando el
cruzamiento entre plantas transgénicas portadoras de distintos genes insecticidas
(p. ejemplo: inhibidor de tripsina x lectina) con el fin de comprobar el efecto
combinado de ambos agentes en las plantas de la descendencia. Aunque los
efectos de los agentes insecticidas no son sinérgicos, los resultados parecen ser
alentadores.
4.2. Control de malas Hierbas.
La manipulación genética de la tolerancia a herbicidas representa una alternativa
para conferir selectividad y aumentar la seguridad de los cultivos frente a tales
compuestos. La investigación se ha centrado prioritariamente en aquellos
herbicidas con alta actividad, baja toxicidad, escasa movilidad en los suelos,
biodegradación rápida y amplio espectro de acción.
En la manipulación genética
de la tolerancia a herbicidas se han adoptado tres estrategias:
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1. Alterar el nivel de expresión del enzima diana para el herbicida.
2. Alterar el lugar de acción de herbicida.
3. Incorporar un gen que detoxifique al herbicida. Las fuentes de genes de
resistencia a herbicidas son principalmente bacterias (Sp. de los géneros
Rhizobium,
Escherichia,
Chlamydomonas,
Aerobacter,
Salmonella,
Streptomyces), cloroplastos (de la Sp. Amaranthus hybridus), levaduras, y
mutantes celulares de plantas (tabaco, petunia, zanahoria, Arabidopsis
thaliana, Corydalis sempervirens).
4.3. Resistencia a enfermedades.
Se ha conseguido resistencia significativa al virus del mosaico del tabaco (VMT)
en plantas transgénicas mediante la expresión del gen de la proteína de la
cubierta del virus, en un proceso que se ha denominado protección mediada por la
proteína de la cubiertas. Este abordaje produce resultados similares en tomate,
tabaco y patata contra un amplio
espectro de patógenos como el virus del
mosaico de la alfalfa, el virus del mosaico del pepino, y los virus X e Y de la
patata. El mecanismo de protección parece implicar la interferencia del producto
del gen con las partículas virales desnudas antes de la traducción y replicación del
virus. Plantas transgénicas que portan el gen de la proteína de la cubierta del VMT
han sido evaluadas en invernaderos y campos de pruebas, habiendo mostrado
alta resistencia a la infección vírica. Otro método de protección es la introducción
de copias de DNA-c del llamado ARN satélite en plantas cultivadas. Este ARN
satélite está
presente en los cultivos de virus y determina un decrecimiento
importante en la infectividad de estos. En las plantas transgénicas el ARN satélite
se replica cuando el virus infecta, aminorando los efectos del virus.
Abordajes similares se basan en la interferencia con la replicación del virus por
parte de moléculas defectuosas de ARN provenientes de formas seleccionadas
del propio virus, o empleando la tecnología del ARN antisentido con genes de la
cápsida del virus. A partir del ARNm se obtiene el DNA-c correspondiente, cuya
transcripción produce copias de mensajero complementarias al ARNm de partida.
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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Estas moléculas complementarias se aparean base a base formando una doble
hélice de ARN, lo que impide la traducción del ARNm. Plantas de tabaco
transformadas con la secuencia de un gen no estructural del VMT (posiblemente
un componente del complejo de la replicasa) muestran una resistencia total al
virus, incluso a las concentraciones de viriones muy altas. No se ha detectado el
producto génico y se desconoce si la resistencia es debida a la proteína o a su
ácido nucleico.
Otro abordaje encaminado a conferir resistencias a virus se basa en el empleo de
moléculas hibridas de ARN, consistentes en secuencias catalíticas del ARN
satélite con actividad endonucleásica ligados a secuencias de ARN antisentido,
llamadas ribozimas. Recientemente se han descubierto que plantas transgénicas
de tabaco que expresan ribozimas contra el virus del mosaico del tabaco muestran
cierta resistencia a la infección. El uso de ribozimas en la protección vegetal se
encuentra aún en sus comienzos y requiere mucho más esfuerzo investigador
para descubrir sus posibilidades.
También se ha avanzado en la obtención de plantas transgénicas resistentes a
bacterias y hongos. Por ejemplo, en tabaco se obtuvieron plantas que expresan un
gen de quitinasa de la alubia y que son resistentes al hongo Rhizoctonia solani, y
plantas transgénicas que incorporan un gen de tionina de cebada que les confiere
resistencia a varios patógenos, entre ellos a las especies Pseudomonas syringae y
P. Tabaci. También se han obtenido plantas transgénicas de tabaco resistentes a
P. syringae mediante inserción de un gen quimérico que detoxifica a la toxina del
patógeno, la tabtoxina, construido a partir del gen de resistencia de la propia
bacteria.
Desde que se comprobó que la expresión constitutiva en plantas transgénicas de
genes que codifican una quitinasa y una proteína inactivadora de ribosomas
confería protección parcial contra ataques de hongos, un largo repertorio de genes
ha sido identificado para su posterior manipulación. Además, están apareciendo
estrategias para la manipulación de defensas multigénicas, tales como la
deposición de lignina y la síntesis de antibióticos del tipo de las fitoalexinas.
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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Esto se realiza mediante:
 La sobre-expresión de genes que codifican pasos en las rutas metabólicas
que determinan la tasa de producción.
 La modificación de los factores de transcripción o de otros genes
reguladores, y
 La creación de nuevas fitoalexinas por medio de la transferencia
interespecífica de genes biosintéticos.
4.4. Tolerancia al estrés ambiental.
Se ha trabajado intensivamente para tratar de transferir las abundantes
resistencias al estrés presentes en especies silvestres a las cultivadas, tanto por
técnicas tradicionales como por ingeniería genética. Sin embargo, se requiere
mayor conocimiento de las bases fisiológicas, bioquímicas y genéticas de las
respuestas de las plantas al ambiente para progresar significativamente en esta
área. Pese a ello, han sido identificados genes inducidos por calor, frio, salinidad
y metales pesados. Queda por determinar el papel de estos genes en la
protección real de la planta frente al estrés. Una perspectiva interesante en la
manipulación genética de las resistencias a la sequedad y a la salinidad es la
acumulación de osmoprotectores, compuestos orgánicos que incrementan la
concentración de solutos (y en consecuencia el contenido en agua) en la célula,
sin interferir con sus procesos metabólicos. Existen varios candidatos en plantas
superiores, tales como la prolina, el pinitol, el beta-dimetilsulfoniopropionato, la
glicina betaina, la prolina betaina, y la alanina betaina. La manipulación de genes
implicados en el metabolismo de estos compuestos, de modo que se provoque
una acumulación de osmoprotectores en la planta, está recibiendo la atención de
varios grupos de investigación.
Se han obtenido plantas transgénicas de nabo y tabaco, portadoras de un gen de
origen humano que codifica una proteína pequeña capaz de unirse a metales
pesados, la metalotioneina, secuestrándolos y disminuyendo su toxicidad. Estas
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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proteínas están presentes en vertebrados y en hongos. Las plantas transgénicas
muestran tolerancia a niveles tóxicos de Cd y esta se hereda de forma estable.
Otros intentos de producir plantas tolerantes a los metales a través de selección
de cultivos in vitro no han tenido gran éxito. Aunque se obtienen líneas celulares
resistentes a Al, Hg, Zn, Cd, y otros metales, solo en unos pocos casos el nuevo
carácter se ha expresado de forma estable en plantas regeneradas de tales
células. Por otra parte, los ecotipos tolerantes a altas concentraciones de iones
tóxicos, encontrados en zonas mineras y susceptibles de ser utilizadas en
programas de mejora, muestran una tasa de crecimiento muy baja.
Por ello,
parece que la ingeniería genética puede ser la técnica más adecuada para
conseguir plantas con este tipo de resistencias.
4.5. Producción de formas androestériles.
Se han encontrado dos genes de ribonucleasa que selectivamente destruyen el
linaje de células tapetales durante el desarrollo de las anteras. Una ribonucleasa
procede de Aspergillus oryzae y la otra de Bacillus amyloliquefaciens (llamada
Barnasa). Tras la construcción de genes quiméricos de ambas ribonucleasas, que
son expresados específicamente en las anteras, se han obtenido plantas
transgénicas
de tabaco y colza. La expresión de estos genes afecta a la
producción de polen funcional y viable, obteniéndose plantas androestériles. Este
gen nuclear es dominante y su expresión en la antera destruye selectivamente la
capa de células tapetales que rodea al saco de polen. La capacidad de los genes
de ribonucleasas como inductores de esterilidad masculina proporciona una nueva
estrategia para la producción de híbridos. Acoplando el gen quimérico a un gen
dominante de resistencia a herbicida
pueden diseñarse sistemas de mejora
encaminados a seleccionar poblaciones uniformes de plantas androestériles. En
plantas cultivadas en las que el fruto no es la parte almacenada (por ejemplo,
lechuga, zanahoria, col), la plantas androestériles pueden cruzarse con cualquier
línea polinizadora para producir semillas hibridas. Por el contrario, en otros cultivos
como el tomate, trigo, arroz o maíz será necesario restaurar completamente la
fertilidad masculina en la descendencia. La tecnología del ARN antisentido y la
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existencia del barstar, una proteína inhibidora de la barnasa, pueden hacer posible
el desarrollo de estrategias para la restauración de la fertilidad masculina.
4.6. Maduración del fruto.
La manipulación del metabolismo de las plantas con el fin obtener incrementos en
la producción de algunos compuestos (por ejemplo; carbohidratos, proteínas), o el
control de la síntesis de otros, tiene aplicaciones en diversas áreas tales como el
desarrollo de productos alimenticios más nutritivos y menos costosos. El etileno
(C2H4) controla la maduración del fruto. La expresión de un ARN antisentido del
enzima regulador de la síntesis de etileno, la 1-aminociclopropano-1-carboxilato
sintetasa, inhibe la maduración del fruto en plantas de tomate. La administración
de etileno o propileno exógenos elimina el efecto inhibitorio. Genes que codifican
otros enzimas implicados en el proceso de maduración del fruto, como la
poligalacturonasa, que participa en la degradación de componentes de la pared
celular, han sido manipulados e introducidos en plantas de tomate con el fin de
estudiar sus efectos sobre la textura del fruto. Estos abordajes permiten obtener
variedades transgénicas donde el proceso de maduración sea uniforme y
fácilmente controlable, paliando las perdidas debidas a la sobremaduración
producida durante el transporte o las deficiencias en la refrigeración de frutas y
verduras.
El potencial de la tecnología antisentido
en la asignación de funciones a las
secuencias génicas es enorme. La generación de plantas en las que la producción
de etileno este inhibida, ofrece la oportunidad de evaluar el papel del gas en la
regulación de muchos procesos del desarrollo vegetal, tales como la senescencia
de la hoja, abscisión, maduración y respuesta a patógenos; y abre la posibilidad
de realizar manipulación genética para mejorar la calidad, el tiempo de
almacenamiento y el valor nutricional de muchas plantas y productos vegetales.
4.7. Composición de ácidos grasos.
Muchos cultivos producen semillas oleaginosas cuya composición en ácidos
grasos no es la ideal para el uso al que se destinan. La aplicación de los métodos
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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tradicionales de mejora, reforzados con la mutagénesis química, ha permitido la
obtención de nuevas variedades con alteraciones en la composición de ácidos
grasos de la semilla, en bastantes especies.
Son ejemplos destacables las
nuevas variedades de colza bajas en ácido euricico y las reducciones en los
niveles de ácidos grasos poli-insaturados en soja, girasol y lino (linaza). La mayor
parte de la variación genética en la composición de ácidos grasos en semilla
parece implicar la presencia de un alelo de un gen que rompe el metabolismo
normal de ácidos grasos y conduce a la acumulación de productos intermedios en
los lípidos de la semilla. Sin embargo, parece probable que dadas las limitaciones
genéticas de este abordaje, muchos otros cambios deseables en la composición
de ácidos grasos podrían requerir la aplicación directa de los métodos de
ingeniería genética.
Existen dificultades como por ejemplo las lagunas en el conocimiento de la
bioquímica y la regulación del metabolismo de los lípidos (que se van
enmendando con los estudios exhaustivos en Arabidopsis thaliana), y el hecho de
que muchas enzimas claves están ligadas a membrana, por lo que los intentos
dirigidos a su solubilización y purificación no han tenido éxito.
Se están diseñando varias estrategias encaminadas a modificar la composición en
ácidos grasos de semillas oleaginosas, basadas los progresos en el conocimiento
de la bioquímica y genética de la síntesis de los lípidos. A partir de los mutantes
actualmente disponibles en Arabidopsis se puede profundizar en el conocimiento
de que genes, entre los actualmente disponibles provenientes de E. coli y de
mamíferos, juegan un papel más importante en el metabolismo de los ácidos
grasos, de cara a su aislamiento, clonaje e incorporación al genoma de las plantas
cultivadas. Aunque la síntesis de acilgliceridos participa de rutas relativamente
complejas, el conocimiento de su bioquímica y, en particular, los análisis con
mutantes pueden ser de gran utilidad en el diseño de alteraciones del metabolismo
lipídico con fines de mejora.
4.8. Proteínas de semilla.
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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Las semillas de cereales y legumbres proveen a la población humana del 70 por
ciento de su requerimiento proteico en la dieta. Sin embargo, sus deficiencias en
aminoácidos esenciales no hacen posible una dieta equilibrada basada en estos
cultivos, por lo que esta debe ser suplementada con aminoácidos de otras fuentes.
Se manejan varias estrategias con el objetivo de resolver las deficiencias
nutricionales de las semillas:
 Insertar aminoácidos adicionales en las proteínas ya existentes, o bien
sustituirlos por otros más deseables.
 Introducir
proteínas
completamente
nuevas
muy
enriquecidas
en
aminoácidos específicos.
 Transferir genes que codifiquen proteínas de reserva conocidas a
sistemas pobres en proteínas, y
 Proveer de copias adicionales de genes en sistemas ya productores. Las
expectativas en esta área son moderadamente optimistas, estando la
polémica en la conveniencia de variar el patrón de aminoácidos de un
cultivo, o bien satisfacer las necesidades proteicas y calóricas combinando
diferentes cultivos hasta alcanzar los balances dietéticos adecuados.
Por el momento la mayor parte de los estudios realizados con genes de proteínas
de semillas en plantas transgénicas han tenido como finalidad la identificación de
las regiones que confieren especificidad tisular y control temporal a los genes,
concentrándose en genes de proteínas de reserva de leguminosas y cereales.
Una perspectiva distinta es la producción de péptidos de interés comercial en las
semillas de plantas. Factores de liberación hormonal del sistema endocrino de
mamíferos, péptidos con funciones cardiovasculares o de otro tipo, péptidos con
efectos opiáceos, péptidos con funciones defensivas en insectos y otros animales,
anticuerpos funcionales humanos, entre otros, tienen usos importantes en
sanidad,
agricultura e industria. A partir de un gen quimérico de albumina
proveniente de Arabidopsis thaliana transferido a la misma especie y a Brassica
napus, se ha podido obtener leuencefalina tras un pequeño tratamiento con
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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tripsina. Por contra, la producción de péptidos en semillas de plantas transgénicas
debe competir con las biotecnologías fermentativas, por el momento más
desarrolladas.
4.9. Otros metabolitos de interés alimentario, químico y farmacéutico.
El incremento de la cantidad de azucares, presentes en ciertos órganos o tejidos,
es un objetivo deseable en la mejora de la calidad de frutas, hortalizas y cereales.
Se están realizando esfuerzos para aumentar la cantidad de sacarosa de la
patata, de fructanos en la achicoria y de amilopectina en el trigo mediante
tecnología antisentido. También se están desarrollando variedades de tomate con
alto contenido en sólidos y alta viscosidad en el fruto, consecuencia de la
acumulación de pectina.
La introducción del gen de una proteína de sabor dulce, llamada monelina, es útil
en la obtención de nuevas variedades de tomate y lechuga con mejor sabor. Las
plantas son una fuente tradicional de materiales monoméricos y poliméricos, por
ejemplo; Azucares, ácidos grasos, almidones, celulosas, caucho y ceras. En la
búsqueda de nuevos materiales biológicos renovables la ingeniería genética de
plantas puede jugar un importante papel. La composición del almidón en patatas,
maíz y trigo también está siendo modificada con el fin de que pueda ser utilizado
en la industria papelera o en la fabricación de plásticos biodegradables. La
presencia y expresión del gen de manitol-deshidrogenasa de E. coli
incrementa
la concentración de manitol en plantas transgénicas de tabaco. La introducción del
gen bacteriano de la clodextrin-glucosil transferasa en la patata produce niveles
bajos, pero detectables, de ciclodextrinas en tubérculos. Recientemente se han
obtenido plantas transgénicas que expresan acetoacetil-CoA sintetasa y
acetoacetil-CoA reductasa que cataliza dos pasos en la producción de poli-betahidroxibutirato, un polímero termoplástico biodegradable. También se está
ensayando la expresión de esterasas de plantas tropicales en cultivos de zonas
templadas como soja y colza, los cuales podrían producir ácidos grasos de 12
carbonos.
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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Se ha conseguido la producción correcta de inmunoglobulinas gamma y kappa, y
el ensamblaje de anticuerpos funcionales de forma muy eficiente en hojas de
plantas de tabaco, obtenidas a partir del cruce entre plantas transgénicas que
expresaban el gen de una sola cadena de inmunoglubina. El ensamblaje de
subunidades mediante cruzamiento sexual puede ser un método de aplicación
general para la expresión de multímeros heterólogos en plantas. Ya que grandes
moléculas como las proteínas multiméricas no atraviesan las paredes celulares
vegetales, la unión mediante anticuerpos de pequeñas moléculas orgánicas
(toxinas, herbicidas, hormonas, quelatos orgánicos, por ejemplo) que son
permeables en la pared celular, podría ser un buen método para retener estas
moléculas en la plantas. La acumulación de anticuerpos funcionales puede
proporcionar nuevas opciones para la recuperación de muchos contaminantes y
otras moléculas orgánicas de significación biológica.
La producción de compuestos farmacéuticos como encefalinas en soja y
seroalbúmina humana en
patata,
permite prever que otras proteínas como
neuropéptidos, factores de coagulación sanguínea y hormonas del crecimiento
puedan ser producidas en semillas y en otros órganos de la planta de forma
rentable. Los virus bacterianos podrían ser vectores de alto nivel de expresión
debido a su elevado número de copias.
4.10.
Color en plantas ornamentales.
Los pigmentos florales son productos de la ruta biosintéticos de los flavonoides.
Mediante la tecnología del ARN antisentido en el gen de la chalcona- sintetasa se
ha podido manipular la pigmentación floral en plantas transgénicas de Petunia.
Algunos transformantes han mostrado variaciones en el patrón de formación de
pigmentos (sectores, anillos, etc.). Las aplicaciones de estas técnicas en la
producción de nuevas variedades de plantas ornamentales son evidentes.
4.11.
Fijación del Nitrógeno.
El crecimiento de los cultivos agrícolas depende del enorme aporte de nitrógeno
utilizable, bien suministrado en forma mecánica como amonio, urea o nitratos, o
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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bien producido naturalmente en el suelo mediante la reducción microbiana del
nitrógeno atmosférico. Este aporte natural se consigue mediante estrechas
asociaciones entre las plantas y los microorganismos fijadores del nitrógeno. Entre
las plantas cultivadas solo las leguminosas tienen esa capacidad, por asociación
simbiótica en sus raíces con especies de Rhizobium.
Los campos de
manipulación genética se centran en:
 La ampliación del espectro de huéspedes de Rhizobium
a cereales y
forrajeras, (ii) la protección de la nitrogenasa frente al oxígeno, y
 El uso de cloroplastos como posible orgánulo diana donde transferir los
genes de fijación del nitrógeno. La dificultad en la consecución de estos
objetivos no debe ser subestimada, y pese a que el alto coste de
producción de los fertilizantes está estimulando la investigación en estas
áreas, es probable que aun pase algo de tiempo hasta ver sus resultados
en agricultura. Por el momento ya se han obtenido cepas recombinantes
de Rhizobium
más eficientes como fijadoras de nitrógeno
que son
inoculadas en algunas leguminosas.
4.12. Incremento de la eficacia fotosintética.
El valor ultimo de las plantas está en su capacidad para convertir la energía solar
en reservas químicas almacenables, a través del proceso de la fotosíntesis. Las
estrategias para incrementar su eficiencia de utilización de la energía solar son
dos:
1. La modificación de los genes que codifican las subunidades de la Ribulosa
Bifosfato Carboxilasa, con el fin de producir un enzima que proporcione
una fijación más eficiente del CO2, y
2. El intercambio de varios componentes de fotosistemas entre plantas
diferentes, con el fin de optimizar el transporte de electrones. El número y
la complejidad de las reacciones fotosintéticas, pese a hacer muy excitante
su manipulación genética, probablemente retrasara su aplicación práctica.
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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Se han obtenido plantas transgénicas de tabaco y tomate que incorporan
un gen quimérico del fitocromo tipo I (que normalmente solo se acumula
durante la noche), cuya presencia provoca cambios morfológicos, tales
como enanismo, follaje verde oscuro, hojas más pequeñas y más anchas,
dominancia apical reducida, altos niveles de síntesis de antocianinas en
semillas, entre otras. El fenotipo segrega normalmente en la descendencia.
Los cambios morfológicos inducidos por la presencia de un fitocromo tipo I
en tejido en crecimiento diurno, son una primera señal del papel que la
ingeniería genética puede jugar en la alteración de los procesos
metabólicos fotosintéticos.
V. PERSPECTIVAS.
El potencial de las técnicas de ingeniería genética como herramientas en manos
del mejorador de cultivos parece vasto. Como ejemplos de los logros ya obtenidos
se pueden mencionar las variedades de pepinos, tomates y patatas resistentes a
virus, las nuevas variedades de flores obtenidas por técnicas in vitro, la
transferencia de resistencias a insectos en algunas hortalizas, nuevas variedades
hortícolas capaces de crecer con menores cantidades de fertilizantes, Rhizobium
recombinantes que mejoran la capacidad de fijación de nitrógeno de las
legumbres, e incluso plantas transgénicas de tabaco que producen anticuerpos
funcionales. Los progresos obtenidos en esta área durante los últimos 8 años
hacen pensar en un futuro cada vez más satisfactorio.
La principal limitación en la aplicación de la ingeniería genética a la agricultura
está en el necesario conocimiento básico de los componentes genéticos
responsables de las características de las plantas y de los mecanismos de su
regulación y expresión. A pesar de que los métodos de introducción y expresión
de genes exógenos en plantas se han perfeccionado mucho en diez años, los
ingenieros genéticos de plantas carecen aún de importantes herramientas
comunes en los sistemas microbianos.
Las nuevas combinaciones genéticas
introducidas en plantas pueden expresarse constitutivamente, hacerlo bajo el
control de secuencias reguladoras en un determinado tejido u órgano de la planta
Virus de Plantas e Ingeniería Genética Vegetal
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y/o a partir de un momento determinado del desarrollo, o bien estar regulados bajo
el efecto de agentes inductores de tipo físico (inducción por herida, calor, frio) o
químico (insecticidas, herbicidas).
5.1. Métodos Para Introducir Genes En Plantas.
Para transferir ADN a una planta se utilizan diversos vectores, que sirven de
vehículo transmisor, burlando los mecanismos celulares que normalmente
impedirían la incorporación de una información genética extraña. Los vectores
más utilizados son plásmidos bacterianos, pequeñas moléculas circulares de ADN
presentes en muchas bacterias, que tienen gran facilidad para migrar y
recombinarse y que las bacterias utilizan para intercambiar información genética.
También se utilizan virus mutilados (en los que se ha eliminado la información
genética potencialmente dañina), que tienen una gran capacidad invasora y
pueden incorporar su propia información genética al ADN de la planta.
El gen extraño que interesa transferir se inserta en el virus mutilado o en
plásmidos, generalmente de la bacteria Agrobacterium tumefaciens, que en la
Naturaleza coloniza una amplia gama de plantas y transfiere su propio ADN a las
células vegetales huésped, formando tumores que conocemos con el nombre de
agallas. A continuación se infecta un cultivo de células vegetales con el virus
recombinante o con cepas mutiladas de A. tumefaciens portadoras del plásmido
con el transgen. También se puede introducir el ADN extraño en las células
mediante microinyección, mediante electroporosis o mediante el bombardeo con
microproyectiles recubiertos de plásmidos recombinantes.
En todos los casos, el ADN extraño transferido ha de ir acompañado de una
secuencia genética “promotora” que active su expresión en la célula huésped. El
promotor es el interruptor de encendido y apagado que controla cuándo y dónde
se expresará el gen en la planta. Los promotores más utilizados en ingeniería
genética proceden de virus y son promotores muy potentes, dado que su función
es activar el gen extraño, que ha de burlar los mecanismos de regulación de la
célula huésped. Hasta la fecha la mayoría de los promotores son constitutivos, que
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activan el gen durante todo el ciclo biológico de la planta y en la mayoría de los
tejidos.
Además de la información genética que interesa transferir a la planta, y dado que
las tecnologías de ingeniería genética tienen un amplio margen de error, para
poder seleccionar las células vegetales transformadas se inserta en el vector un
gen “marcador”. En la mayoría de las variedades transgénicas desarrolladas hasta
la fecha, el “marcador” utilizado ha sido un gen de resistencia a los antibióticos,
que hace que determinadas bacterias sean resistentes a la acción de los
antibióticos. La incorporación de este gen “marcador” permite eliminar las células
que no han adquirido el ADN extraño mediante el sencillo procedimiento de tratar
con el antibiótico el cultivo celular sometido al proceso de manipulación genética.
Se supone que todas las células que sobreviven a este tratamiento han
incorporado la información genética deseada.
Una vez seleccionadas, las células transformadas se desarrollan en un cultivo in
vitro para regenerar plantas completas, que en teoría habrán incorporado el gen
extraño y lo llevarán en todas sus células.
Sin embargo, ninguno de estos procedimientos es capaz en la práctica de
controlar con exactitud en qué parte del genoma de la célula huésped se inserta el
gen extraño, o el número de genes insertados, o si la inserción será estable [1].
Esta incertidumbre es aún mayor en el caso de transformación mediante la técnica
de bombardeo de microproyectiles, que pueden recoger otros materiales genéticos
en el trayecto hacia el núcleo de la célula, incorporándolo al genoma. En este caso
es habitual que ocurran reordenaciones del vector de transformación y del propio
gen extraño insertado, y que se inserten copias múltiples y fragmentos de estas
copias al azar en todo el genoma. Si un fragmento genético se inserta en medio de
una secuencia genética funcional, puede alterar la producción de proteínas y
perturbar el normal desarrollo y comportamiento de la planta. No es de extrañar,
por tanto, que el proceso de manipulación de los cultivos pueda dar lugar a efectos
indeseados e imprevistos, a veces imperceptibles o que se manifiestan
únicamente en situaciones de stress. De hecho, más del 99% de las plantas
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transformadas mediante ingeniería genética han de ser eliminadas dado que al
desarrollarse aparecen rasgos aberrantes, no intencionados ni deseados, según
reconocen las propias compañías biotecnológicas. La última fase del desarrollo de
plantas transgénicas, incluye necesariamente un proceso de selección de las
plantas regeneradas a partir de las células transformadas, para eliminar las que
exhiben caracteres anómalos o alteraciones no buscadas.
La utilización de Agrobacterium tumefaciens en la manipulación genética de las
plantas supone también riesgos de consideración, ya que la bacteria es difícil de
eliminar de las células transformadas, pudiendo servir de vehículo de transferencia
genética horizontal (desde la planta transformada a otras bacterias o células,
incluso a células humanas).
La aplicación de las técnicas de ingeniería genética trasciende los conceptos de la
mejora genética tradicional al no limitarse a introducir o manipular caracteres de
valor agronómico, tales como el control de insectos, malas hierbas, y
enfermedades de las plantas, o la calidad de los productos agrícolas. Debido a su
capacidad para crear combinaciones genéticas totalmente nuevas y de manipular
y dirigir su expresión temporal y espacial, la ingeniería genética permite desarrollar
plantas transgénicas cuyos productos pueden tener interés para las industrias
agroalimentarias, químicas y
farmacéuticas. El uso agrícola de germoplasma
recombinante de elite, capaz de producir compuestos de alto valor añadido, puede
suponer una alternativa a los usos agrícolas tradicionales
y traer consigo
ventajas medioambientales con respecto a la síntesis química tradicional.
La base de la mejora genética vegetal es la transferencia de información genética
entre plantas con el fin de producir los fenotipos deseados. La tecnología del DNA
recombinante permite la manipulación directa y altamente especifica del material
genético. Las situaciones en las que las técnicas del DNA recombinante pueden
resultar más valiosas son aquellas que implican la transferencia de genes únicos o
de pequeños grupos de genes de un organismo a otro, cuando tal transferencia no
sea posible por medios tradicionales. Además de incorporar genes de interés
provenientes de otra especie vegetal, microbiana o animal, se pueden manipular in
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vitro los genes propios de una especie para, por ejemplo, alterar su nivel de
expresión, el momento de activación, o modificar la especificidad tisular de sus
productos con un fin determinado. También es posible la inactivación selectiva de
los genes mediante la transcripción de genes antisentido, y se está en camino de
lograr la inserción de genes de manera más específica con el fin de minimizar la
variabilidad en la expresión génica entre los transformantes.
Las primeras plantas que expresaron genes manipulados fueron plantas de
tabaco, Nicotiana tabacum, transformadas mediante vectores de A. tumefaciens.
La transformación fue confirmada por la presencia de secuencias de DNA
externas en los transformantes primarios y en su progenie, y por un fenotipo de
resistencia
antibiótica
conferida
por
un
gen
quimérico
de
neomicina
fosfotransferasa. Estos primeros experimentos de transformación a menudo
utilizaron protoplastos como células receptoras. El posterior desarrollo de métodos
de transformación basados en explantes regenerables como hojas, brotes y raíces
contribuyeron significativamente a la transformación fácil y rutinaria que se usa
hoy en muchas especies de dicotiledóneas, mostrándose las monocotiledóneas
muy reticentes a la transformación con este sistema. Por ello, varios métodos de
transformación con DNA libre como la microinyección, electroformación, y la
tecnología del disparo de partículas, han sido desarrollados con éxito para la
transformación en monocotiledóneas como el maíz, trigo y arroz. En la actualidad
más de 50 especies de plantas cultivadas pueden ser manipuladas genéticamente
por técnicas moleculares. La lista incluye prácticamente todas las dicotiledóneas
más importantes y está aumentando rápidamente el número de monocotiledóneas.
En los próximos años se prevé la puesta a punto de sistemas eficaces y rutinarios
de transformación para prácticamente todos los cultivos.
Esta estabilidad es crítica de cara a la comercialización de plantas transgénicas.
La lista de especies que pueden ser transformadas por Agrobacterium se amplía
dia a dia, y en el momento presente incluye a bastantes de los cultivos más
importantes, exceptuados los cereales. Pocas monocotiledóneas parecen ser
hospedadores naturales de Agrobacterium,
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aunque se han obtenido plantas
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transgénicas en espárragos con vectores Agrobacterium
y se han observado
tumores transformados en la batata. Cereales de grano como el arroz, maíz y
trigo no han sido transformados de forma estable con Agrobacterium, a pesar de
la evidencia de transferencia de T-DNA en maíz, trigo y cebada. Por ello se han
realizado esfuerzos extensivos para conseguir tecnologías de transformación
alternativas en estas especies.
5.2. Vectores virales y agroinfección.
Los virus DNA de plantas han recibido bastante atención como posibles vectores
para la introducción de genes en las plantas. Se ha demostrado la propagación y
expresión de genes bacterianos, seleccionables como marcadores, trasferidos a
plantas por el virus del mosaico de la coliflor, CaMV.
Los virus ARN como el virus del mosaico del tabaco, TMV, que replican solo a
través de intermediarios DNA, pueden también ser utilizados como vectores en
ingeniería genética de plantas. Los vectores
virales
proporcionan algunas
ventajas teóricas para la introducción de genes en plantas, como son la facilidad
de la infección, el rango de hospedadores más amplio al de Agrobacterium, y el
alto cociente entre el número de copias y la expresión de genes insertados bajo el
control de los promotores apropiados. Sin embargo existen de hecho limitaciones
importantes:
 El tamaño máximo del DNA pasajero que no afecta a la infectividad vírico
parece estar limitado;
 Las infecciones virales generalmente provocan síntomas específicos de
enfermedad o son letales para la planta huésped;
 Posiblemente, la alta frecuencia de errores durante la síntesis del ARN
vírica puede dar lugar a la expresión incorrecta del gen introducido; y la
más importante;
 El DNA externo no se transfiere necesariamente a la descendencia. De
acuerdo con las evidencias disponibles, los virus no se integran en el
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genoma de la planta hospedadora, y no aparecen en los meristemos de la
planta por lo que no se transmiten a la descendencia por via sexual.
Se han propuesto otros posibles vectores para la transformación genética en
células vegetales, tales como elementos transponibles, elementos mitocondriales
del maíz, componentes genómicos nucleares, y viroides y virusoides, que por el
momento, no han mostrado eficiencia.
5.3. Transferencia directa de genes.
El desarrollo de estos métodos se hizo inspirándose en las técnicas físicas usadas
en la transformación de células animales en cultivo. Así se ha conseguido la
transformación de protoplastos de plantas facilitando la entrada de DNA por
precipitación con fosfato cálcico, tratamiento con PEG, electroporacion, o la
combinación de varios de estos tratamientos. La aplicación de estas técnicas a la
producción de plantas transgénicas está limitada por las dificultades inherentes a
la regeneración de plantas a partir de protoplastos. Ha habido considerables
avances en la regeneración de cereales, tradicionalmente uno de los grupos más
recalcitrantes. Varios laboratorios han tenido éxito en la regeneración de plantas
fértiles de arroz a partir de protoplastos de embriones. Este avance fue
inmediatamente seguido por la producción de plantas transgénicas de arroz, a
través de la descarga de DNA libre en protoplastos y posterior regeneración de la
planta, primero en variedades Japónica y recientemente en una variedad Indica
(la más importante como fuente de alimento en el mundo). En maíz se han
obtenido plantas transgénicas fértiles a través de técnicas de electroporacion de
embriones inmaduros y de calli, también en líneas comerciales.
5.4. Incubación de DNA en semillas y embriones desecados.
La estrategia de este método se basa en dos fenómenos que aparecen en el tejido
seco. El primero es el enorme gradiente de potencial hídrico que se forma entre la
célula y la solución acuosa. El segundo es la desorganización de las membranas
celulares en bajas condiciones de agua, lo que les hace muy permeable.
Utilizando embriones somáticos se facilita mucho la desecación, al carecer estos
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de la cubierta y el endospermo presentes en las verdaderas semillas. En
condiciones de rápida entrada de agua y de alternaciones en las membranas es
posible conducir DNA plasmídico al interior de la célula desecada, atravesando la
pared celular que bajo estas condiciones es relativamente porosa para el DNA.
Por medio de esta técnica se han obtenido transformantes en varias especies
(alfalfa, arroz), pero falta por comprobar si se produce la integración real del DNA
en el genoma de la planta, y si esta es estable en términos genéticos.
VI.
RIESGO ECOLÓGICO AMBIENTAL.
Suele argüirse en favor de la inocuidad ambiental de las técnicas de
recombinación genética que ésta no se diferencia gran cosa de las técnicas
anteriores de selección hereditaria; que lo único que cambia es que se acelera el
proceso, es decir, si para obtener por cruzamiento una especie alterada antes se
necesitaban diez años, ahora esto puede conseguirse en semanas.
Pero en realidad, tanto el cultivo de tejidos como las técnicas de recombinación
genética representan una ruptura cualitativa con los métodos mendelianos
tradicionales de cruzamiento, que se acomodan sin violencia a las vías que la
misma naturaleza ofrece para la alteración genética de las especies. Los métodos
de recombinación genética manipulan súbitamente el genoma de la planta desde
fuera de ella, violentándose los mecanismos de seguridad que la naturaleza ha
puesto en torno al ADN de las células. En segundo lugar, muy a diferencia de las
técnicas mendelianas, la manipulación se da en el laboratorio y no en la
naturaleza, sin obtener por así decirlo el consenso de ésta.
Recordemos que las especies vivas sobre nuestro planeta son el resultado de una
lenta evolución e interacción entre sí y con un cúmulo de factores ambientales. En
la naturaleza cualquier cambio individual se realiza en relación con el todo y en
una constante red de retroalimentación entre el medio y el sujeto. Por el contrario,
con la nueva tecnología, aparecen súbitamente en nuestros campos organismos
que no responden al fin solidario de estas redes, sino a intereses egoístas de
ciertos individuos de una sola especie. En otras palabras: nadie sabe a ciencia
cierta qué puede suceder en la naturaleza cuando microorganismos y plantas
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diseñadas genéticamente en laboratorio se multipliquen; cualquier sorpresa es
posible, incluso que se superen las fantasías del cine de terror.
Quizá sea interesante recordar el impacto ambiental negativo que ha tenido la
introducción de especies vegetales extrañas en un ecosistema determinado.
Tenemos el caso de la Mimosa pigra, una especie americana que introducida por
casualidad en el sur de Asia, se extiende desde hace 35 años implacablemente
por Tailandia y el norte de Australia, provocando serios deterioros en los canales
de regadío agrícola. O el arbusto oriundo de Estados Unidos Prunus serótina, que
se introdujo en el norte de Alemania y en Holanda con la intención de mejorar la
tierra. Si bien el fin deseado por los ingenieros agrónomos se consiguió, por otro
lado el arbusto se extendió muy rápidamente y se acabó eliminando a una parte
considerable de la vegetación autóctona del sotobosque. Pero estos ejemplos son
quizá triviales ante los efectos devastadores que puede tener una nueva especie
deformada genéticamente por el hombre y liberada ingenuamente en la
naturaleza.
También hay que mencionar los riesgos de los primeros experimentos con
organismos modificados con las nuevas técnicas al aire libre en Estados Unidos;
país en el que junto con Dinamarca existe cierta permisión para «soltar»
microorganismos recombinados genéticamente. Sabido es que las heladas en la
agricultura, fuente de numerosas pérdidas, se hallan relacionadas con la
existencia de la bacteria Pseudomonas syringae, la cual es la responsable de la
cristalización del rocío matinal en cuanto la temperatura desciende por debajo de
cero grados. En abril de 1987 se aplicó por primera vez en un cultivo del norte de
California una bacteria de éstas recombinada genéticamente: la Ice-Minus (P.
Syringae) a la que se la ha amputado la capacidad para cristalizar. Científicos y
agricultores tienen la esperanza de que ésta elimine a la bacteria original y las
heladas no se produzcan. Pero diversos científicos estadounidenses, entre ellos el
prestigioso climatólogo californiano Doctor Russell Schnell, temen que si la IceMinus se impone, las desventajas económicas para los agricultores sean mayores
que las ventajas, pues P. Syringae también tiene una importante función en el
proceso de formación de las lluvias, y las nubes absorben estas bacterias de la
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misma región por donde se desplazan. La falta de esta clase de bacterias podría
pues afectar la formación de lluvia y desencadenar sequías localizadas.
VII.
RIESGOS HIGIÉNICO ALIMENTICIOS.
Debido a la difusión de la agricultura intensiva, basada en el empleo masivo de
fertilizantes químicos y plaguicidas, sabemos que los alimentos vegetales que
consumimos poseen grandes déficits en sales minerales y oligoelementos, y que
las deficientes cualidades organolépticas de estos productos (es decir su escaso
sabor y su amorfa textura) denotan una considerable baja de nuestra calidad de
vida. Lo más grave sin embargo es el desconocido impacto a largo plazo que los
residuos de los plaguicidas puedan dejar sobre nuestro organismo. Existen
numerosos estudios actualizados que relacionan plaguicidas con enfermedades
humanas.
La irrupción de especies vegetales conseguidas a través de cultivos de tejidos y
recombinación genética, supondría una aceleración hacia la agricultura intensiva y
un descenso más agudo de la calidad de vida, así como una mayor amenaza para
nuestra salud. El futuro del campo estaría ya totalmente en manos de las
multinacionales agroquímicas, que emplearían la recombinación genética para
mantener a toda costa un modelo de agricultura en crisis, a base de ir
transgrediendo aún más los ritmos de la naturaleza y atando aún más corto al
agricultor, que dependería de ellas absolutamente para todo.
Por añadidura, los vegetales creados en laboratorios por manipulación genética es
muy probable que sean menos resistentes que los actuales y que necesiten
muchos más tratamientos y fertilizantes, con lo que la dependencia hacia los agroquímicos puede alcanzar cotas impensables.
La agricultura ecológica y su selección genética como alternativa.
En la situación de crisis que se halla la agricultura convencional, el camino
correcto para superarla no es negarse a reflexionar sobre las causas profundas
que subyacen en dicha crisis, ni tratar de huir de las causas que producen los
problemas, en un salto hacia lo desconocido.
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Existen otros caminos para superar los problemas actuales de la agricultura, que
implican dar un giro de noventa grados en las técnicas actuales para ir
introduciéndose en la agricultura ecológica. En ella se procura emplear variedades
tradicionalmente adaptadas a la región, aunque no respondan a los criterios
superficiales de calidad hoy tan en boga. Se intentan recuperar determinadas
variedades, gracias también a la buena disposición del consumidor en aceptarlas.
La resistencia de las especies vegetales se puede conseguir con una buena
alimentación de la tierra (abonado orgánico correctamente preparado), con
rotaciones de cultivos y fomentando las asociaciones entre diversas plantas. Todo
ello evita la degeneración de las variedades que un agricultor reproduce año tras
año, por lo que -por ejemplo en el caso del cultivo de la patata- no existe la
necesidad imperiosa de sustituir sus semillas por nuevas variedades uniformes
traídas de lejanas regiones o fruto de sofisticados métodos.
Al hablar de agricultura ecológica (con sus diversos métodos específicos como el
biológico, el biodinámica, etc.) no estamos tratando con una agricultura esotérica o
sectarista, pues, aparte del empuje que empieza a tener en Europa y en nuestro
propio país, la Comunidad Económica Europea por ejemplo ha preferido prestarle
atención y está promulgando programas para su protección. Existen además
numerosos campesinos en Europa, que sin transformar sus tierras completamente
a dicha agricultura, están adoptando técnicas y métodos provenientes de la misma
y más acordes con lo que hoy sabemos de la naturaleza y su equilibrio.
Desde un contexto global europeo, en donde se intenta reducir los excedentes de
la producción agrícola y fomentar el producto de origen local y de calidad, en
contra del fetichismo de la cantidad que hasta ahora ha regido, la agricultura
ecológica se convierte hoy en la vía de futuro preferible. Dentro de algunos años,
la medicina preventiva exigirá a la sociedad alimentos sanos y en posesión óptima
de sus cualidades vivificantes. Nuestro país perderá pues el tren del verdadero
progreso si no se presta atención a estas técnicas sencillas, descentralizantes y
armónicas para con los ritmos naturales que además permiten al agricultor
reencontrar su independencia perdida.
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VIII. CONCLUSIONES
Las pérdidas que producen los virus en la agricultura, son cuantiosas. Se estima
que las virosis han llegado a producir pérdidas de muchos miles de millones de
pesetas, en cultivos protegidos.
En general, los virus provocan un descenso en la fotosíntesis, disminuyen la
cantidad de hormonas de crecimiento, descienden el nivel de nutrientes en la
planta y aumentan la respiración. En la actualidad el desarrollo alcanzado por la
biología molecular y la ingeniería genética unido a la práctica de métodos
convencionales para el control de estas enfermedades han permitido la obtención
de plantas transgénicas con alto potencial de resistencia a enfermedades virales.
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Diversas estrategias se han diseñado, entre las que se encuentran, la resistencia
conferida por la proteína de la cápsida viral, resistencia mediada por moléculas
defectivas y la mediada por el uso del ARN viral ya sea por del ARN antisentido y
por el denominado PTGS que interfieran con la replicación viral, para conferir
resistencia.
IX.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://www.segenetica.es/docencia/inggenplan.txt
http://www.apsnet.org/edcenter/intropp/PathogenGroups/Pages/PlantVirusesEspa
nol.aspx
http://www.utalca.cl/link.cgi/Doctorado/1969
http://www.free-news.org/opiula02.htm
http://www.alimentacionsana.com.ar/Portal%20nuevo/actualizaciones/glucogeno.htm
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