Clase 1 ing. genetica en la agricultura

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Generalidades sobre la tecnologia transgenica, ventajas de la tecnologia, como se construye, situación de los OGM en el 2004, investigaciones en Colombia.

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Clase 1 ing. genetica en la agricultura

  1. 1. El uso de tecnologías basadas en sistemas de organismos vivos para desarrollar procesos y productos comerciales Ejemplos ADN RECOMBINANTE TRANSFERENCIA DE GENES
  2. 2. El uso de tecnologías basadas en sistemas de organismos vivos para desarrollar procesos y productos comerciales Ejemplos CULTIVO DE CELULAS Y TEJIDOS REGENERACIÓN DE PLANTAS
  3. 3. BIOLOGIA CELULAR BIOLOGÍA MOLECULAR
  4. 4. BIOQUIMICA INMUNOLOGIA
  5. 5. INDUSTRIAL MEDICINA
  6. 6. SECTOR AMBIENTAL AGRICOLA
  7. 7. EN EL MEJORAMIENTO CLÁSICO
  8. 8. Volúmenes con alta estabilidad Acelera el desarrollo de productos mejorados Sistemas de Inmersión. Temporal
  9. 9. Transformación genética Fenotipos mejorados
  10. 10. Saneamiento de variedades Termoterapia - Quimioterapia Plantas libres de enfermedades Dignóstico
  11. 11. Saneamiento de variedades Termoterapia - Quimioterapia Microscopia electrócnica Cultivo de meristemos Dignóstico Elisa Electroforesis
  12. 12. Conservación in vitro Crioconservación de germoplasma
  13. 13. Variantes genéticas sobreproductoras Producción de biomasa en gran escala
  14. 14. CONSIDERABLE AHORRO DE ESPACIO
  15. 15. ACORTAMIENTO DEL CICLO DE MEJORA
  16. 16. EVITA LA COMPETENCIA CON OTROS MICROORGANISMOS
  17. 17. Semilla Certificada En cualquier época del año Almacenamiento en pequeños espacios Siembras escalonadas en producción PRODUCCION DE MICROTUBERCULOS
  18. 18. ACEPTACION DEL PRODUCTO? DESINFORMACIÓN...
  19. 19. Son plantas a las que se le han insertado en su material genético uno o más genes de una planta u organismo diferente, o un gen (o genes) que han sido alterado(s) o genes especialmente ensamblado(s).
  20. 20. La información genética está almacenada en el ADN
  21. 21. OGM GM TRANSGÉNICOS PRODUCTOS BIOTECNOLÓGICOS
  22. 22. RASGOS GENES Resistencia a los hongos. -Gen de la glucanasa. -Gen de la quitinasa -Gen de la osmitina Resistencia a las bacterias. -Gen de la cecropina. -Gen lisozima Resistencia a los insectos. -Genes de la toxina Bt. Cry III para la resistencia a coleópteros. Cry I para la resistencia a lepidópteros. Resistencia a herbicidas -Gen para la resistencia al Basta
  23. 23. RASGOS GENES Resistencia a virus -Genes de la proteína de la cubierta viral. -Genes de la replicasa. -Genes de la proteína de la cubierta viral de versiones modificadas no traducibles. Resistencia a las tensiones -Gen para conferir tolerancia a la sequía. -Gen para conferir tolerancia al congelamiento. Alteración del contenido del -Genes de alto contenido de almidón almidón Genes anti maltratos -Supresión de la polifenol oxidasa. -Remoción de tirosina
  24. 24. Laboratorio Ensayos de Campo Mercado • Tomate Flavr Savr® • Resistencia virus • Plantas Bt • Maduracion Tardia
  25. 25. Secuencia de interés
  26. 26. Células recipientes del genotipo deseado
  27. 27. Colocar el DNA en el núcleo deseado
  28. 28. El DNA se integra y expresa
  29. 29. Distribuir la característica en el germoplasma
  30. 30. El ADN debe ser introducido en forma de Vector de construcciones Transformación génicas
  31. 31. Enzima de restricción Sitio 1
  32. 32. Enzima de restricción Sitio 1 Promotor 1
  33. 33. Enzima de restricción Sitio 1 Promotor 1 Gen de interés
  34. 34. Enzima de restricción Sitio 1 Promotor 1 Gen de interés Terminador 1
  35. 35. Enzima de restricción Sitio 1 Promotor 1 Gen de interés Terminador 1 Promotor 2
  36. 36. Enzima de restricción Sitio 1 Promotor 1 Gen de interés Gen Terminador 1 marcador de Selección Promotor 2
  37. 37. Enzima de restricción Sitio 1 Promotor 1 Gen de interés Terminador 2 Gen Terminador 1 marcador de Selección Promotor 2
  38. 38. Enzima de restricción Sitio 1 Promotor 1 Enzima de restricción Gen de interés Sitio 2 Terminador 2 Gen Terminador 1 marcador de Selección Promotor 2
  39. 39. Enzima de restricción Marcador Sitio 1 Bacterial Promotor 1 Seleccionador Enzima de restricción Gen de interés Sitio 1 Terminador 2 Gen Terminador 1 marcador de Selección Promotor 2
  40. 40. Origen de replicación Bacterial Enzima de restricción Marcador Sitio 1 Bacterial Promotor 1 Seleccionador Enzima de restricción Gen de interés Sitio 1 Terminador 2 Gen Terminador 1 marcador de Selección Promotor 2
  41. 41. Esporas de una bacteria del suelo Bacillus thuringiensis (Bt) – Proteina Cristalina (Cry) Intestino del Insecto: Cry libera una toxina, generando poros en la pared intestinal Secuencia que No requerida para codifica la Toxina activar la toxina
  42. 42. Adicionar segmentos Controlar la expresión del gen Controla cuando, donde y cuanto del producto génico PROMOTOR se produce
  43. 43. Adicionar segmentos Controlar la expresión del gen Marca el final del ARN SECUENCIA TERMINADORA
  44. 44. Adicionar el marcador AGENTE DE GEN Bt SELECCIÓN
  45. 45. RESISTENCIA ANTIBIOTICOS  Kanamicina [neomicina fosfotransferasa]  Higromicina [higromicina fosfotransferasa]  Gentamicina [gentamicina acetiltransferasa]
  46. 46. RESISTENCIA HERBICIDAS  BIALAFOS ( Gen Bar) SELECCIÓN POSITIVA  FMI ( Fosfomanosa isomerasa)
  47. 47. RESISTENCIA HERBICIDAS Aislado de Streptomyces hygroscopicus  BIALAFOS ( Gen Bar) SELECCIÓNfosfinotricina Acetila la POSITIVA
  48. 48. RESISTENCIA HERBICIDAS Para que las células sobrevivan deben incorporar esta enzima SELECCIÓN POSITIVA con Medios de cultivo Manosa 6-fosfato  FMI ( Fosfomanosa como fuente de C. isomerasa)
  49. 49. Depende de la especie CALLOS Tejidos de plantas usados para EMBRIONES transformación INMADUROS HOJAS
  50. 50. BACTERIAS Métodos de Transformación Agrobacterium tumefaciens Agrobacterium rhizogenes
  51. 51. Agrobacterium tumefaciens Inserta parte de su ADN en células vegetales Plásmido Ti Se sustituyen los genes inductores de tumores por los genes de interés
  52. 52. Agrobacterium tumefaciens Genes vir Plásmido Ti Cromosoma Bacteriano ADN - T
  53. 53. Agrobacterium tumefaciens
  54. 54. BIOBALISTICA Introducción forzosa a través de la pared vegetal Dispositivos que logran acelerar pequeñas partículas a grandes velocidades y proyectarlas sobre células.
  55. 55. BIOBALISTICA Micropartículas recubiertas de ADN
  56. 56. OTROS ELECTROPORACIÓN MACROINYECCIÓN MICROINYECCIÓN FUSIÓN DE PROTOPLASTOS
  57. 57. METODOLOGIAS DE EVALUACIÓN PCR WESTERN BLOT ELISA
  58. 58. Células de trigo en suspension Callos de soya Callos : proliferación masiva de células
  59. 59. ALGODON MAIZ SOYA
  60. 60. Seguridad de productos Aprobacion de regulación Etiquetado de productos Aspectos éticos Aceptacion del consumidor
  61. 61. Composición genética ? Bioseguridad Sobre los Efectos colaterales en general? transgénicos salud ? Riesgos ambientales?
  62. 62. CIENTIFICOS
  63. 63. Son plantas a las que se le han insertado en su material genético uno o más genes de una planta u organismo diferente, o un gen (o genes) que han sido alterado(s) o genes especialmente ensamblado(s).
  64. 64. La información genética está almacenada en el ADN
  65. 65. OGM GM TRANSGÉNICOS PRODUCTOS BIOTECNOLÓGICOS
  66. 66. RASGOS GENES Resistencia a los hongos. -Gen de la glucanasa. -Gen de la quitinasa -Gen de la osmitina Resistencia a las bacterias. -Gen de la cecropina. -Gen lisozima Resistencia a los insectos. -Genes de la toxina Bt. Cry III para la resistencia a coleópteros. Cry I para la resistencia a lepidópteros. Resistencia a herbicidas -Gen para la resistencia al Basta
  67. 67. RASGOS GENES Resistencia a virus -Genes de la proteína de la cubierta viral. -Genes de la replicasa. -Genes de la proteína de la cubierta viral de versiones modificadas no traducibles. Resistencia a las tensiones -Gen para conferir tolerancia a la sequía. -Gen para conferir tolerancia al congelamiento. Alteración del contenido del -Genes de alto contenido de almidón almidón Genes anti maltratos -Supresión de la polifenol oxidasa. -Remoción de tirosina
  68. 68. Laboratorio Ensayos de Campo Mercado • Tomate Flavr Savr® • Resistencia virus • Plantas Bt • Maduracion Tardia
  69. 69. U.S.A. Argentina China Brasil Paraguay India Canada.
  70. 70. 25.2 ‘ ha – 13% 2006 -- SUPERFICIE GLOBAL CULTIVADA (102 ’ HA )
  71. 71. Situación mundial de los cultivos GM en 2008 ISAAA Megapaíses biotecnológicos 50 mil hectáreas (123,553 acres) en adelante Millión Hectáreas Millión Acres USA 62.5 154.4 Argentina* 21.0 51.9 Brasil* 15.8 39.0 India* 7.6 18.8 Canadá 7.6 18.8 China* 3.8 9.4 Paraguay* 2.7 6.7 Suráfrica* 1.8 4.4 Uruguay* 0.7 1.7 Bolivia* 0.6 1.5 Filipinas* 0.4 1.0 Australia 0.2 0.5 Mexico* 0.1 0.2 Crecimiento respecto 25 países han adoptado los cultivos España 0.1 0.2 al 2007 biotecnológicos Menos de 50 mil hectáreas En el 2008, el área global de los Chile* Repúblioa Checa Polonia cultivos GM fue de 125 millones de Colombia* Rumania Eslovaquia 9.4% hectáreas, un crecimiento de 9.4% Honduras Portugal Egipto* respecto al 2007 (equivalente a 10.7 Burkina Faso Alemania millones de hectáreas) Fuente: Clive James, 2009. * Países en vías de desarrollo
  72. 72. Genes de resistencia a la Broca Con que se cuenta • Genes de Quitinasas • 1 gen endoquitinasa • 1 gen de quitobiosidasa • Aislado de Streptomyces albidoflavus
  73. 73. OTROS Se determino actividad de estos genes en dietas artificiales contra Hypothenemus hampei (La broca del café) Trichoplusia ni (Falso medidor) Bemisia argentifolli ( Mosca blanca) Myzus persicae (Pulgon verde de la papa) Heliothis virescens (Gusano bellotero del algodonero)
  74. 74. VIRUS DEL SÍNDROME DE LA HOJA AMARILLA EN CAÑA DE 40,000X AZÚCAR
  75. 75. Transformación genética de caña de azúcar mediante la técnica de bombardeo de partículas CENICAÑA CIAT Univ. de Texas A & M
  76. 76. Grupo de Biotecnología Vegetal Corporación para Investigaciones Biológicas CIB Convenio CIB - UNALMED
  77. 77. • Mediante ingeniería genética se quiere desarrollar variedades de papa Tubérculos Prueba colombianas histoquímica afectados resistentes al ataque de las polillas. • La producción de esta papa reduciría Diferencias, Tecia DNA de plantas las enormes pérdidas solanivora resultado de la transformadas de producción y transformación aliviaría el impacto ambiental causado por la acumulación de fungicidas.
  78. 78. PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN TERMINADOS NOMBRE DE LA INVESTIGADOR ENTIDAD (ES) INVESTIGACION PRINCIPAL FINANCIERA (S) Producción de material GA Góngora Fondo de apoyo a la transformado de Pasiflora edulis Investigación - Pontificia para evaluación de la expresión Universidad Javeriana,- de transgenes en campo 2000-2001 Preservación in vitro y GA Góngora Colciencias – Javeriana. caracterización molecular de 1998 Pontificia Passiflora (II Etapa) Universidad -2000 Evaluación de algunas A Forero Colciencias-Pontificia condiciones para la Universidad Javeriana,- transformación genética de la 1997-1999 curuba de Castilla (Pasiflora mollissima H.B.K. Bailey) usando Agrobacetrium tumefaciens
  79. 79. Instituto de Biología Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Universidad de Antioquia -Transformación genética de Stevia rebaudiana - Transformación genética de Heliconia stricta PROYECTOS EN PREPARACIÓN: -Transformación genética de banano - Transformación genética de Hevea brasiliensis
  80. 80. Grupo de Ingeniería Genética de Plantas Departamento de Biología – Facultad de Ciencias Universidad Nacional de Colombia
  81. 81. OBJETIVO GENERAL • Introducir en el genoma de la papa criolla (Solanum phureja) variedad Yema de Huevo Clon 1, un gen que codifica para un inhibidor de proteasas (mirl 2) derivado del Pomelo que puede inducir resistencia a insectos
  82. 82. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE PALMIRA Programa de investigación: MEJORAMIENTO GENETICO, AGRONOMIA Y PRODUCCION DE SEMILLAS DE HORTALIZAS
  83. 83. TUBERCULO MORFOLOGIA Redondeados Desuniformes Ojos medianos y profundos Pulpa amarilla oscura 40 por planta Piel lisa de color arena Epidermis delgada Protección contra daños mecánicos Regula la V. de Intercambio gaseoso ( o pérdida de agua)
  84. 84. La transformación genética de Solanum phureja con una construcción antisentido de la ruta de síntesis de giberelinas alarga la latencia postcosecha de los tubérculos.
  85. 85. Desarrollar un protocolo para la transformación genética de Solanum phureja mediante Agrobacterium tumefaciens Evaluar la expresión de transgénesis en vitroplantas de Solanum phureja
  86. 86. Tallos cultivados x 1-2 meses (MS) / T. : 20 C. / 18 h Solanum phureja (Clon 1) Microtubérculos (Discutible la estabilidad) Brotes del tubérculo Propagación por cortes nodales (MS) / T. : 20 C. / 16 h x 4 semanas se multiplican Medio inductor de tubérculos (MS) / T. : 14 C. / sin luz 6-8 semanas aparecen
  87. 87. IMPACTO ESPERADO Rebajar los costos en el manejo postcosecha de la papa criolla. Aumentar la rentabilidad en la multiplicación de semilla de papa criolla certificada. Mejorar la calidad para almacenamiento de la papa criolla variedad yema de huevo Posicionar la papa criolla en los mercados internacionales como un producto exótico de exportación.
  88. 88. El gen constructor utilizado es un ihibidor de la síntesis de GIBERELINAS donado Por la Dra. Salome Pratt, del Instituto CSIC en Madrid España.
  89. 89. La cepa de Agrobacterium será la LBA4404 de alta eficiencia. Donación del Instituto de Investigaciones Geneticas – Bioplantas - UNICA
  90. 90. Desarrollo de un protocolo para la transformación genética de S. phureja mediante Agrobacterium tumefaciens Preparación de los explantes para la transformación genética Definición de la concentración de agente de selección a utilizar Preparación de Agrobacterium para la transformación
  91. 91. Desarrollo de un protocolo para la transformación genética de S. phureja mediante Agrobacterium tumefaciens Evaluación del efecto de la densidad de Agrobacterium Evaluación del efecto de co-cultivo Definición de la concentración de antibiótico para controlar el crecimiento de Agrobacterium
  92. 92. Desarrollo de un protocolo para la transformación genética de S. phureja mediante Agrobacterium tumefaciens Comprobación de la transformación por PCR

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