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Biotecnología Vegetal Transformación génica en plantas

Biotecnología Vegetal Transformación génica en plantas. Biotecnología Vegetal. La biotecnología consiste en la utilización de organismos vivos con fines industriales.

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Biotecnología Vegetal Transformación génica en plantas

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Presentation Transcript

  1. BiotecnologíaVegetal Transformación génica en plantas

  2. BiotecnologíaVegetal • La biotecnología consiste en la utilización de organismos vivos con fines industriales • Conjunto de técnicas que utilizan organismos vivos o parte de ellos para obtener productos o modificarlos, para mejorar plantas o animales, o para desarrollar microorganismos con fines determinados • Se utilizan las técnicas de ingeniería genética y cultivo de tejidos vegetales in vitro

  3. Planta transgénica Se introduce un DNA foráneo en el genoma de sus células, este DNA se expresa y confiere a la planta un carácter o unos caracteres nuevos Sistemas de transformación genética en plantas • Sistemas de transferencia de ADN basados • en vectores biológicos • - Sistemas basados en Agrobacteriumtumefaciens • y Agrobacteriumrhizogenes. • - Sistemas basados en virus vegetales. • Sistemas de transferencia directa de ADN • - Transferencia por biobalística (micropartículas de oro o tungsteno que tiene aglomerado el DNA foráneo). • - Transferencia mediada por cationes divalentes • y/o electroporación • - Transferencia por microinyección.

  4. ¿Para quéplantastransgénicas? • Rendimiento y calidadnutricional • Biorreactores • Estudio de procesosbiológicos

  5. Rasgosintroducidos • Resistencia a: • insectos • herbicidas • virus, hongos, bacterias • Retraso de senescencia, tolerancia a estrés • Mejora del valor biológico (proteínas, lípidos) • Producción de polipéptidos de uso farmacológico.

  6. Biotecnologías de apoyo al mejoramiento de plantas • Cultivo de tejidos • Rescate de embriones • Embriogénesis somática • Organogénesis somática • Producción de haploides • Fusión de protoplastos • Trasformación genética • Agrobacteriumtumefaciens • Agrobacteriumrhizogenes • Métodos directos • Métodos Indirectos

  7. Cultivo de tejidosFactores comunes • Composición general de medios de cultivo: • Fuente de Carbono (azúcares) • Macronutrientes (N, K, etc) • Micronutrientes (Fe, Cl, etc) • Vitaminas • Agente gelificante (para medios sólidos) • Reguladores de crecimiento (hormonas vegetales) • Otros compuestos (ej: agentes quelantes) ambientación asepcia cultivo

  8. Cultivo de tejidos: Rescate de embriones

  9. Cultivo de tejidos: Embriogénesis somática

  10. Cultivo de tejidos: Organogénesis somática • Propagación masiva • Flores • Frutales • Árboles forestales • Cultivo de meristemas • Saneamiento de virus • Rejuvenecimiento

  11. Cultivo de tejidos: Producción de haploides

  12. Cultivo de tejidos: Fusión de protoplastos

  13. Transformación genéticaTécnicas básicas • Enzimas de restricción • Clonación de genes • Secuenciación • Electroforesis de Proteínas, ARN y ADN • Hibridación con anticuerpos (western blot) • Hibridación de ácidos nucleicos (southern, northern) • Reacción de la polimerasa en cadena (pcr)

  14. Transformación genéticaTécnicas básicas • Enzimas de restricción • Clonación en plásmidos (vectores)

  15. Transformación genéticaTécnicas básicas • Clonación en plásmidos (vectores)

  16. A C G T • Transformación genéticaTécnicas básicas • Secuenciación

  17. Transformación genéticaTécnicas básicas: Secuenciación

  18. Transformación genéticaTécnicas básicas Electroforesis (DNA, RNA,proteinas) southern northern western

  19. Transformación genéticaTécnicas básicas Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR)

  20. Métodos indirectos • Agrobacterium tumefaciens • Agrobacterium rhizogenes

  21. Transformación genética:A. tumefaciens

  22. Agrobacterium tumefaciens Agrobacterium tumefaciens Bacteria del suelo Gram (-) Tumor de tallo provocado por Agrobacterium tumefaciens Agallas en corona

  23. Agrobacterium tumefaciens Bacteria Gram negativa que infecta a las plantas en lugares donde hay heridas y produce la enfermedad de las agallas en corona, fundamentalmente en Dicoteledóneas. Las agallas son protuberancias formadas por conglomerados de células indeferenciadas El plásmido Ti (tumor-inducing) es el responsable de la inducción de tumores, durante la infección se transfiere una porción definida de este plásmido: T-DNA (DNA de transferencia) La integración y expresión de ciertos genes del T-DNA (oncogenes) hace que las células transformadas se dividan sin control. Codifican para la síntesis de fitohormonas (auxinas y citoquininas) y de opinas (fuente de C y N para la bacteria).

  24. ¿Qué son los genes vir? • Codifican factores esenciales para la transferencia e integración del T-DNA dentro del genoma de la planta. • Están ubicados en una regíón de 35 kb del plásmido Ti fuera de la región del T-DNA. • Hay 25 genes vir distribuídos en 7 operones. • Responden a un metabolito secundario exudado por las plantas cuando se les provoca una herida (acetosiringona)

  25. Transformación genética:A. tumefaciens

  26. Vectores derivados del plásmido Ti • Componentesnecesarios: • Marcador de selección (resistencia a kanamicina) • Origen de replicación (para que se replique en E.coli) • Borde derecho de la secuencia T-DNA • Polylinker (región de multiple clonaje) • Tipos: • binarios • cointegrados

  27. Transformación genética:A. tumefaciens

  28. Se inocula con Agrobacterium desarmada que contenga un vector de transformación. El T-DNA contiene un módulo de expresión y el gen de resistencia a la kanamicina El medio además de hormonas debe contener el antibiótico cefotaxima (para controlar el crecimiento de Agrobacterium) y kanamicina (antibiótico de selección)

  29. Cultivo de raíces de tabaco transformadas porAgrobacterium rhizogenes Agrobacteriumrhizogenes En este caso se utiliza como vector de transformación la bacteria con su plásmido Ri intacto y además se introduce otro plásmido que contiene los genes quiméricos dentro del T-DNA. Puede dar fenotipos aberrantes en la parte aérea de la planta Fenotipo Ri en plantas de Brassica napus Gentileza del Dr. Mark Tepfer

  30. Métodos directos • Bombardeo de partículas (biobalistica) • Electroformación de Protoplasto • Fibras de carburo de silicio “Whiskers” • Transformación mediada por Glicol de polietileno (PEG)

  31. Transformación genética:Biobalística

  32. Manipulación de la expresióngénica • Promotores: • constitutivos (35S del virus del mosaico del coliflor) • tejidoespecíficos (FBPasa - Rubiscom) • inducibles • Secuencias “enhancer” • Intrones que estabilizan el mRNA producido • Secuenciaterminadora (nopalinasintasa)

  33. Manipulación posttranscripcional • Antisentido • Se transfiere un gen que codifica para un RNA complementario (asRNA) al mRNA de interés. • Al transcribirse ambos genes se forma un híbrido asRNA-mRNA que impide la traducción del último.

  34. GENES UTILIZADOS Y CARACTER CONFERIDO EN PLANTAS TRANSGÉNICAS Tipo de gen utilizado en transgénesis Caracter que confiere a la planta • Resistencia a Insectos • Resistencia a Virus • Resistencia a Hongos • Resistencia a Bacterias • Resistencia a Herbicidas • Retraso maduración de frutos Toxina de Bacillus thuringensis Proteína de la cubierta viral Quitinasas, glucanasas de plantas y de otros organismos Lisozima humana y de cerdo. Otros péptidos bactericidas Genes cuyos productos afectan la biosíntesis de aminoácidos, o la fotosíntesis Genes cuyos productos afectan la biosíntesis del etileno, o la formación de pared celular

  35. ALGUNAS LIBERACIONES COMERCIALES DE PLANTAS TRANSGÉNICAS (Birch, 1997) Cultivo (Fecha liberación) Nombre Compañía Caraterísticas Tomate (1994) Flavr Savr Calgene Savor de madurez en rama, largavida Tomate (1995) Zeneca Consistencia de pastade tomate AlgodónPapasMaiz (1996-97) BollgardNewLeafYieldGuard Monsanto ToxinadeBacillus thuringiensispara resistencia insectos SoyaRapsAlgodón (95-96) Roundup Ready Monsanto Resistenciaa Glifosato(herbicida)

  36. OTRAS PLANTAS QUE HAN SIDO GENÉTICAMENTE MODIFICADAS AbetoAcelgaAlfalfaAlgodónAlamoArabidopsisArrozArvejaCamoteCaña de azucarCebadaCentenoClavelCrisantemoEspárrago Eucalyptus Frambuesa Frutilla Kiwi Lechuga Lirio Maíz Maní Manzana Maravilla Orquidea Papa Papaya Petunia Pera Pino Plátano Poroto Poroto de soya Remolacha Repollo Rosa Sorgo Tabaco Tomate Tulipán Trigo Vides Zanahoria Zapallo

  37. MEJORAMIENTO GENÉTICO DE PLANTAS CON TRANSFORMACIÓN GENÉTICA Transformación de Plantas Biobalística o Agrobacterium Mejoramiento Genético Resistencia a Herbicidas Calidad del Producto Resistencia a Patógenos Esterilidad Sexual Roundup Listo Materna Paterna Color Postcosecha Hongos Bacterias Insectos

  38. Glifosato Glifosato Bromoxinil

  39. Asignacion • Definicion • Rescate de embriones • Embriogénesis somática • Organogénesis somática • Producción de haploides • Fusión de protoplastos • Plasticidad • Totipotencia • Monocotiledodeas • Dicotiledoneas

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