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El uso de tecnologías basadas en sistemas
    de organismos vivos para desarrollar
      procesos y productos comerciales
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El uso de tecnologías basadas en sistemas
    de organismos vivos para desarrollar
      procesos y productos comerciales
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BIOLOGIA CELULAR




BIOLOGÍA MOLECULAR
BIOQUIMICA




INMUNOLOGIA
INDUSTRIAL




 MEDICINA
SECTOR AMBIENTAL




    AGRICOLA
EN EL MEJORAMIENTO CLÁSICO
Volúmenes con alta estabilidad

 Acelera el desarrollo de productos mejorados

Sistemas de Inmersión. Temporal
Transformación genética

 Fenotipos mejorados
Saneamiento de variedades

Termoterapia - Quimioterapia

 Plantas libres de enfermedades

        Dignóstico
Saneamiento de variedades

Termoterapia - Quimioterapia
            Microscopia electrócnica
   Cultivo de meristemos

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Conservación in vitro

Crioconservación de germoplasma
Variantes genéticas sobreproductoras

Producción de biomasa en gran escala
CONSIDERABLE AHORRO
     DE ESPACIO
ACORTAMIENTO DEL
 CICLO DE MEJORA
EVITA LA COMPETENCIA
     CON OTROS
 MICROORGANISMOS
Semilla Certificada


            En cualquier época del año

   Almacenamiento en pequeños espacios

   Siembras escalona...
ACEPTACION DEL PRODUCTO?




DESINFORMACIÓN...
Son plantas a las que
 se le han insertado en
  su material genético
  uno o más genes de
una planta u organismo
 diferent...
La información
genética está
almacenada en
el ADN
OGM

      GM

 TRANSGÉNICOS

   PRODUCTOS
BIOTECNOLÓGICOS
RASGOS                               GENES



Resistencia a los hongos.      -Gen de la glucanasa.
                       ...
RASGOS                                    GENES

Resistencia a virus                  -Genes de la proteína de la cubierta...
Laboratorio   Ensayos de Campo   Mercado

• Tomate
  Flavr Savr®
• Resistencia
  virus
• Plantas Bt
• Maduracion
  Tardia
Secuencia de interés
Células recipientes del
   genotipo deseado
Colocar el DNA en el
    núcleo deseado
El DNA se integra y
      expresa
Distribuir la característica en el
            germoplasma
El ADN debe ser
                    introducido
                   en forma de
   Vector de     construcciones
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Enzima de
restricción
  Sitio 1
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  Sitio 1

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    Sitio 1

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Origen de replicación
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Esporas de una bacteria del suelo


Bacillus thuringiensis (Bt) – Proteina Cristalina (Cry)

 Intestino del Insecto: Cry l...
Adicionar segmentos


Controlar la expresión del gen




                                  Controla cuando, donde y
      ...
Adicionar segmentos


Controlar la expresión del gen




    Marca el final del ARN
                                  SECU...
Adicionar el marcador




      AGENTE DE         GEN Bt
      SELECCIÓN
RESISTENCIA ANTIBIOTICOS



 Kanamicina [neomicina fosfotransferasa]

 Higromicina [higromicina fosfotransferasa]

 Gen...
RESISTENCIA HERBICIDAS

                          BIALAFOS ( Gen Bar)


  SELECCIÓN POSITIVA

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RESISTENCIA HERBICIDAS
Aislado de Streptomyces
          hygroscopicus      BIALAFOS ( Gen Bar)


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Depende de la especie



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BACTERIAS


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Agrobacterium tumefaci...
Agrobacterium tumefaciens

Inserta parte de su ADN
  en células vegetales


   Plásmido Ti


Se sustituyen los genes
 indu...
Agrobacterium tumefaciens


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              Plásmido
                 Ti

Cromosoma
 Ba...
Agrobacterium tumefaciens
BIOBALISTICA


                                            Introducción forzosa
                                          ...
BIOBALISTICA




               Micropartículas
               recubiertas de
                    ADN
OTROS


ELECTROPORACIÓN

MACROINYECCIÓN

MICROINYECCIÓN

   FUSIÓN DE
 PROTOPLASTOS
METODOLOGIAS
DE EVALUACIÓN



    PCR

WESTERN BLOT

   ELISA
Células de trigo
            en suspension




Callos de
  soya




                               Callos :
              ...
ALGODON



 MAIZ




 SOYA
Seguridad de productos

Aprobacion de regulación

Etiquetado de productos

Aspectos éticos

Aceptacion del consumidor
Composición
                  genética ?




Bioseguridad
                Sobre los        Efectos
                       ...
CIENTIFICOS
Son plantas a las que
 se le han insertado en
  su material genético
  uno o más genes de
una planta u organismo
 diferent...
La información
genética está
almacenada en
el ADN
OGM

      GM

 TRANSGÉNICOS

   PRODUCTOS
BIOTECNOLÓGICOS
RASGOS                               GENES



Resistencia a los hongos.      -Gen de la glucanasa.
                       ...
RASGOS                                    GENES

Resistencia a virus                  -Genes de la proteína de la cubierta...
Laboratorio   Ensayos de Campo   Mercado

• Tomate
  Flavr Savr®
• Resistencia
  virus
• Plantas Bt
• Maduracion
  Tardia
U.S.A.


                            Argentina



 China             Brasil
Paraguay
  India
               Canada.
25.2 ‘
                                             ha – 13%

2006 --   SUPERFICIE GLOBAL CULTIVADA (102 ’ HA )
Situación mundial de los cultivos GM en 2008
                                                                             ...
Genes de resistencia a la
        Broca

Con que se cuenta

• Genes de Quitinasas
• 1 gen endoquitinasa
• 1 gen de quitobi...
OTROS
                  Se determino actividad de estos genes
                       en dietas artificiales contra




   ...
VIRUS DEL
SÍNDROME DE
  LA HOJA
AMARILLA EN
  CAÑA DE     40,000X
  AZÚCAR
Transformación genética de caña de azúcar
  mediante la técnica de bombardeo de
               partículas

 CENICAÑA      ...
Grupo de Biotecnología Vegetal
Corporación para Investigaciones Biológicas
                   CIB


               Conveni...
• Mediante ingeniería
  genética se quiere
  desarrollar
  variedades de papa
                          Tubérculos        ...
PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN
                 TERMINADOS
       NOMBRE DE LA                INVESTIGADOR        ENTIDAD (ES)...
Instituto de Biología
 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
        Universidad de Antioquia

-Transformación genética...
Grupo de Ingeniería Genética de
            Plantas
   Departamento de Biología – Facultad de Ciencias
          Universid...
OBJETIVO GENERAL

• Introducir en el genoma de la papa criolla
  (Solanum phureja) variedad Yema de
  Huevo Clon 1, un gen...
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
          SEDE PALMIRA

  Programa de investigación:

   MEJORAMIENTO GENETICO,
  AGRONOM...
TUBERCULO
MORFOLOGIA

  Redondeados

  Desuniformes

  Ojos medianos y profundos

  Pulpa amarilla oscura

       40 por p...
La transformación genética de Solanum
      phureja con una construcción
   antisentido de la ruta de síntesis de
gibereli...
Desarrollar un protocolo para la transformación
                   genética de Solanum phureja
         mediante Agrobacte...
Tallos cultivados x 1-2 meses
                              (MS) / T. : 20 C. / 18 h



Solanum phureja (Clon 1)        Mi...
IMPACTO ESPERADO


         Rebajar los costos en el manejo postcosecha
                       de la papa criolla.


     ...
El gen constructor utilizado es un ihibidor de
    la síntesis de GIBERELINAS donado
          Por la Dra. Salome Pratt,
 ...
La cepa de Agrobacterium será la
      LBA4404 de alta eficiencia.
Donación del Instituto de Investigaciones
    Geneticas...
Desarrollo de un protocolo para la transformación
        genética de S. phureja mediante
           Agrobacterium tumefac...
Desarrollo de un protocolo para la transformación
        genética de S. phureja mediante
           Agrobacterium tumefac...
Desarrollo de un protocolo para la transformación
        genética de S. phureja mediante
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Clase 1   ing. genetica en la agricultura
Clase 1   ing. genetica en la agricultura
Clase 1   ing. genetica en la agricultura
Clase 1   ing. genetica en la agricultura
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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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