Plantas Transgénicas - Corn - GMO - Transgenic

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Clase entrevista sobre plantas transgénicas

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Plantas Transgénicas - Corn - GMO - Transgenic

  1. 1. Bioquímica Aplicada Junio 2010 Las plantas transgénicas Juan Pablo Allocati Cátedra de Bioquímica Facultad de Agronomía Universidad de Buenos Aires
  2. 2. Resumen Manipulación genética de organismos Esquema de Producción de una planta transgénica Sistemas de transferencia genética en plantas Basados en vectores biológicos Biología de Agrobacterium tumefaciens Vectores basados en el plásmido Ti Genes reporteros Basados en la transferencia directa de ADN Transformación por biobalística Transformación con whiskers de carburo de silicio Referencias bibliográficas Bioquímica Aplicada Plantas transgénicas Transformación Vegetal
  3. 3. Manipulación El hombre a manipulado los organismos vivos desde hace genética de mucho tiempo organismos Mejoramiento genético de plantas desde hace 10.000 años Mejoramiento genético de animales hace 5.000 años. Mejoramiento de caninos hace 4.000 años La producción de organismos transgénicos para uso médico es aceptada Bioquímica Aplicada Plantas transgénicas Transformación Vegetal
  4. 4. Manipulación ¿Qué son los organismos Transgénicos o genética de genéticamente manipulados? organismos Los organismos transgénicos son aquellos a los que se les ha introducido material genético propio o extraño por métodos de laboratorio que involucran el uso de técnicas de DNA recombinante La información hereditaria (genes)de todos los seres vivos es químicamente idéntica (DNA) y funcionalmente muy parecida. Muchos genes son compartidos entre bacterias, plantas y animales incluyendo el ser humano. Bioquímica Aplicada Plantas transgénicas Transformación Vegetal
  5. 5. Esquema de Plantas transgénicas producción de fértiles una planta transgénica Plantas Maduración Maduras Polinización Rustificación Embriones Semillas inmaduros Plántulas Proliferación Enraizamiento de células Brotes Callos regenerados Selección Bioquímica Aplicada Regeneración Introducción Callos de ADN Plantas transgénicas seleccionados Transformación Vegetal
  6. 6. Esquema de Las semillas de una producción de planta modificada una planta heredan de manera estable la nueva transgénica característica de sus padres Los genes introducidos se transmiten a través de las semillas Bioquímica Aplicada de generación en generación como cualquier otra característica (gen) de la plantas Plantas transgénicas Transformación Vegetal
  7. 7. Sistemas de transformación Basados en vectores biológicos Bioquímica Aplicada Plantas transgénicas Transformación Vegetal
  8. 8. Sistemas de ¿De dónde surge la tecnología para producir plantas transformación transgénicas? basados en Surge del estudio de una bacteria del suelo, llamada Agrobacterium A. tumefaciens tumefaciens, que de manera natural y hace muchos millones de años modifica genéticamente las células de las plantas. (vector Esta bacteria existe en los suelos de todo el mundo y ha sido estudiada biológico) desde finales del siglo XIX El ADN bacteriano se integra al genoma de la planta y se expresa La bacteria se pone en contacto con la planta a través de heridas y transfiere ADN Célula vegetal infectada Agalla de la corona Bioquímica Aplicada Plantas transgénicas Transformación Vegetal Proliferación celular
  9. 9. Sistemas de Agrobacterium: Uno de los primeros ingenieros transformación genéticos de la naturaleza basados en A. tumefaciens Esta bacteria modifica el genoma de las células vegetales transfiriéndoles genes que las obliga a reproducirse y proveerla de alimento Bioquímica Aplicada Plantas transgénicas Transformación Vegetal
  10. 10. Transformación de cotiledones de soja mediante co-cultivo con A. tumefaciens Bioquímica Aplicada Plantas transgénicas . Tomado de: Olhoft et al., Planta, 2003 Transformación Vegetal
  11. 11. Transformación de Arabidopsis thaliana por infiltración floral con Agrobacterium tumefaciens Bioquímica Aplicada Tomado de: Bent, Plant physiology, 2001. Las plantas florecidas se sumergen en un cultivo Plantas transgénicas de Agrobacterium tumefaciens. Luego se recogen las semillas Transformación Vegetal y se germinan en un medio con agente selector.
  12. 12. Tiempos estimados para un protocolo de Co-cultivar discos de hojas con Agrobacterium transformación 1-2 días estándar Lavar los discos de hojas Tratar con antibiótico para eliminar al Agrobacterium y seleccionar las células vegetales transformadas 2-4 semanas Transpasar los discos de hojas sobrevivientes a medio fresco de selección / regeneración 6-10 semanas Enraizar las plántulas en selección Bioquímica Aplicada 4-6 semanas Rusticar las plantas transgénicas Plantas transgénicas Transformación Vegetal Tiempo total en cultivo: 12-20 semanas
  13. 13. Transformación con A. tumefaciens por infiltración al vacío La técnica es: Rápida: la proteína recombinante puede obtenerse en aproximadamente una semana. Eficiente: alta eficiencia de transformación; acumulación de proteína comparable con la de Bioquímica Aplicada plantas transgénicas (hasta 40 mg/kg de hoja). Simple: sólo se requiere equipamiento básico. Plantas transgénicas Flexible: puede utilizarse para producir proteínas Transformación Vegetal de membrana, enzimas o virus quiméricos, o para ensayar promotores
  14. 14. Expresión del gen uidA en plantas de maíz Control sin transformar, c/Bi c/Bi Bioquímica Aplicada Seguimiento de la transformación de embriones de maíz Plantas transgénicas y regeneración de una planta transgénica mediante transformados en la reacción histoquímica de la enzima β-glucuronidasa. medio selectivo Transformación Vegetal
  15. 15. Sistemas de transformación Basados en la transferencia directa de ADN Bioquímica Aplicada Plantas transgénicas Transformación Vegetal
  16. 16. Sistemas de • Ventajas transferencia directa de ADN - Son considerados sistemas universales porque, al no depender de organismos vectores, pueden aplicarse a cualquier especie vegetal - No requieren eliminar las células del organismo vector de los tejidos o plantas transgénicas - Requieren construcciones más simples y pequeñas - Son apropiados para estudios de expresión transitoria • Desventajas - Pueden resultar en un alto número de copias y/o copias truncas del transgén y del vector en varios sitios del Bioquímica Aplicada genoma de las células transformadas Plantas transgénicas - Se caracterizan por la alta frecuencia de aparición de Transformación Vegetal re-arreglos en los transgenes
  17. 17. Las técnicas de biobalistica Bombardeo de micropartículas fueron 1984. Sandford et al., describen la técnica de desarrolladas en bombardeo de micropartículas para la transferencia los años 80. directa de ADN (Universidad de Cornell, EEUU). Bioquímica Aplicada Plantas transgénicas M e ca n is m o d e disp a ro d e u n cañ ó n im p u ls a d o Transformación Vegetal p o r H e a a lta p re s ió n (P DS 1 00 0 /H e )
  18. 18. Las técnicas de biobalistica fueron desarrolladas en los años 80. Bioquímica Aplicada Plantas transgénicas Transformación Vegetal
  19. 19. La • Parámetros físicos y químicos que influyen transformación en la transferencia del ADN por biobalística - Método de aceleración de las micropartículas depende de diversos - Naturaleza química y física, densidad y volumen parámetros. de las micropartículas - Naturaleza, preparación, adherencia y concentración del ADN - Vacío y distancias de bombardeo - Diámetro de apertura de la placa de retención - Número de bombardeos • Parámetros relacionados con la construcción Bioquímica Aplicada genética utilizada Plantas transgénicas - Vector, promotores, intrones, genes reporteros y Transformación Vegetal genes marcadores de selección
  20. 20. La • Parámetros relacionados con el tejido o células transformación blanco por biobalística - Genotipo de la planta a utilizar depende de diversos - Tipo y capacidad de regeneración in vitro de los explantos parámetros. - Preparación y condiciones de cultivo de los explantos pre- y post-bombardeo - Requerimientos de temperatura, fotoperíodo y humedad de la planta donante de explantos y del tejido bombardeado Respuesta de los genotipos a la transformación Respuesta de los genotipos a la transformación pAct1D+pAcH1 pDMC208+pAcH1 400 350 300 250 puntos azules Bioquímica Aplicada por disparo 200 150 100 50 Plantas transgénicas 0 BLS14 HL22 Transformación Vegetal genotipos
  21. 21. Transformación A B C con Whiskers de carburo de silicio. Nanobiotecnología D E F Adaptado de: Frame et al. The Plant Journal, 1994 y de Petolino et al. Plant Cell Reports, 2000. A: suspensiones celulares de maíz penetradas por fibras de carburo de silicio (0,3-0,6 m por 10- Bioquímica Aplicada 100 m) recubiertas de ADN (transformación) B: expresión transitoria del gen uidA luego de la transformación C: callos resistentes a fosfinotricina Plantas transgénicas D y E: inflorescencia y fruto de una planta transgénica R0 Transformación Vegetal F: ensayos de resistencia a fosfinotricina con plantas R1 dos semanas después del tratamiento
  22. 22. ¿Transferencia directa de ADN versus Agrobacterium tumefaciens? Vs. Bioquímica Aplicada Plantas transgénicas Transformación Vegetal
  23. 23. Bibliografía 1. Tzfira, T. and Citovsky, V. Agrobacterium-mediated transformation of plants: biology and biotechnology.Current Opinion in Biotechnology, 17:147-154, 2006. 2. Gelvin, S.B. Improving plant genetic engineering by manipulating the host. Trends in Biotechnology, 21:95-98, 2003. 3. Gelvin, S.B. Agrobacterium-mediated plant transformation: the biology behind the "Gene-Jockeying" tool. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 67:16-37, 2003. 4. Bent, A.F. Arabidopsis in planta transformation. Uses, mechanisms, and prospects for transformation of other species. Plant Physiology, 124:1540-1547, 2000. 5. Microprojectile mediated plant transformation: A bibliographic search. Rajesh Luthra , Varsha, Rajesh K. Dubey, Ashok K. Srivastava and Sushil Kumar. Central Institute of Medicinal and Aromatic Plants (CIMAP), P.O. CIMAP, Lucknow, 226 015, India 6. Pollen-mediated method for transformation of maize, tomato or melon. United States Patent 6806399. Carmel-Haifa University Economic Corporation Ltd. (Haifa, IL) 7. Estudio del comportamiento en cultivo in vitro de líneas de maíz flint: competencia para la transformación genética. Allocati, JP. Tesis Licenciatura. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas – Universidad Nacional de General San Martín. 8. Transformation of Maize Using Silicon Carbide Whiskers. Jim M. Dunwell. Feb-15- 1999; DOI:10.1385/1-59259-583-9:375. Springer Protocols. 9. “Enhancing cytosolic ADP-glucose synthesizing sucrose synthase activity in Bioquímica Aplicada transgenic potato tubers results in increased starch content.” Baroja-Fernandez, Edurne , Muñoz, Francisco Jose , Moran-Zorzano, Maria Teresa, Allocati, Juan Pablo, Etxeberria, Ed , Alonso-Casajus, Nora, Pozueta-Romero, Javier . Botany and Plant Biology 2007. July 7-11, 2007 * Hilton Chicago * Chicago, Illinois. Plantas transgénicas Transformación Vegetal

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