UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO DEPARTAMENTO DE FITOTECNIA

PROGRAMA DEL CURSO: INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA GENÉTICA EN PLANTAS

DATOS GENERALES Departamento: Fitotecnia Programa Educativo: Ingeniero Agrónomo Especialista en Fitotecnia Nivel Educativo: Licenciatura. Área: Agrobiología Asignatura: Introducción a la Ingeniería Genética en Plantas Carácter: Optativo Tipo: Teórico - Práctico Prerrequisitos Genética, Bioquímica Vegetal, Fisiología Vegetal. Profesora: Dr. Oscar Mascorro Gallardo Semestre: Primero y Segundo Año: Sexto Horas/Teoria/Semana: 3.0 Horas/Práctica/Semana: 3.0 Horas Totales: 102.0 h INTRODUCCIÓN Este curso se caracteriza por tener un enfoque general que le permite al estudiante de la especialidad de Fitotecnia, entrar en contacto con la aplicación práctica de la tecnología del ADN recombinante. Esta interesante área permite considerar una alternativa más en el mejoramiento de las plantas, con respecto a las técnicas utilizadas tradicionalmente. El curso es de introducción básica y consta de 6 unidades, las primeras 5 contienen en forma seriada los elementos que le permitirán al estudiante de licenciatura adquirir las herramientas necesarias para poder comprender, exponer y discutir un tema o artículo científico en cuales quiera de las áreas donde se utilice la Ingeniería Genética. Como apoyo al entendimiento del curso, se tienen diseñadas una serie de prácticas de laboratorio en donde el alumno podrá acceder a la manipulación del ADN, la clonación, la transferencia de transgenes a plantas e identificación de los mismos con técnicas no radioactivas. PRESENTACIÓN La ingeniería Genética, una tecnología que aplica los conocimientos de la Biología Molecular para resolver problemas biológicos de tipo básico o aplicado, ha puesto a disposición de los investigadores una colección de técnicas y fórmulas biológicas que permiten manipular con versatilidad las moléculas del ADN, haciendo posible la obtención de construcciones genéticas difícilmente existentes en la naturaleza. La incidencia de esta tecnología sobre los sectores

2/6

productivos es muy prometedora ya que se cuentan con ejemplos tales, como el caso de la producción de la insulina humana e interferones en sistemas bacterianos, obtención de plantas transgénicas de interés agronómico resistentes a patógenos o plagas, herbicidas, etc. OBJETIVO GENERAL Este curso introductorio tiene como objetivo principal, permitir que el alumno adquiera el conocimiento básico sobre la importancia y aplicaciones de la manipulación genética de la que se han hecho acreedores los cultivos de interés agronómico con fines de mejoramiento, así como las técnicas diseñadas para analizar los cambios genéticos generados. PROGRAMA DE TEORÍA UNIDAD 1. INTRODUCCIÓN 3.0 h Objetivo: Conocer los argumentos científicos e históricos que dieron origen a la tecnología del ADN recombinante, así como sus diversas aplicaciones en las diferentes disciplinas. 1.1 SIGNIFICADO DE LA INGENIERÍA GENÉTICA 1.2 ESTRATEGIAS GENERALES 1.3 HISTORIA 1.4 APLICACIONES UNIDAD 2. LA INGENIERÍA GENÉTICA EN ACCIÓN 10.5 h Objetivo: Identificar los mecanismos generales que se utilizan para el análisis de los genes con la finalidad de introducirlos y expresarlos en los organismos. 2.1 ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LOS GENES Un acercamiento a las secuencias químicas importantes Encontrando las regiones importantes de los genes Investigando la expresión de los genes 2.2 PROTEÍNAS TRANSGÉNICAS Proteínas nativas y fusión de proteínas Ingeniería de proteínas 2.3 ORGANISMOS TRANSGÉNICOS Produciendo animales transgénicos

Aplicaciones de los animales transgénicos Plantas transgénicas

UNIDAD 3. HACIENDO PLANTAS TRANSGÉNICAS 15.0 h Objetivo: Relacionar las estrategias más usuales para construir, introducir y expresar genes en plantas 3.1 VENTAJAS Y DESVENTAJAS QUE PRESENTAN LAS PLANTAS PARA LA INGENIERÍA GENÉTICA

3/6

Monocotiledóneas Dicotiledóneas

3.2 AISLAMIENTO Y CLONACION DE GENES PARA PLANTAS Construcción de genes quiméricos Clonación de genes quiméricos Uso de oligonucleótidos sintéticos (adaptadores) Control de la expresión de los genes quiméricos

3.3 MECANISMOS PARA LA TRANSFERENCIA DE GENES EXOGENOS A PLANTAS Microinyección de ADN electroporación biobalística agroinfección

a) análisis molecular del plásmido Ti b) transferencia e integración del T-ADN c) vectores cointegrados y sistemas binarios

3.4 SISTEMAS DE TRANSFORMACIÓN Células vegetales protoplastos Células haploides Arabidopsis thaliana como modelo para el análisis genético- molecular de plantas

3.5 SELECCIÓN Y ANALISIS DE LAS PLANTAS TRANSGÉNICAS Selección biológica

Genes reporteros Técnicas de Southern, Northern y Western Mapeo de restricción Secuenciación del ADN PCR

UNIDAD 4. CULTIVO DE TEJIDOS COMO HERRAMIENTA PARA LA OBTENCIÓN DE PLANTAS TRANSGÉNICAS 7.5 h Objetivo: Aprender la utilidad que ofrece la técnica de cultivo de tejidos para expresar los genes clonados en plantas. 4.1 MEDIOS DE CULTIVO Reguladores de crecimiento Condiciones de incubación totipotencia celular 4.2 MORFOGÉNESIS organogénesis embriogénesis Yemas adventicias meristemos UNIDAD 5. IMPACTO EN LA AGRICULTURA Y RIESGOS ECOLÓGICOS DE CULTIVOS GENETICAMENTE MODIFICADOS 7.5 h

4/6

Objetivo: Evaluar la trascendencia de la Ingeniería Genética en la agricultura y el ambiente. 5.1 PLANTAS TRANSGENICAS Y SU VALOR COMERCIAL Resistencia a herbicidas Resistencia a insectos Resistencia a enfermedades Productividad en plantas transgénicas 5.2 BIOSEGURIDAD AGRÍCOLA 5.3 LEGISLACIÓN UNIDAD 6. TEMAS SELECTOS 7.5 h Objetivo: Con base en el interés particular y a la experiencia adquirida por el curso, el alumno elaborará un seminario apoyado en la revisión de artículos científicos en cualquiera de los siguientes temas: a) expresión de genes exógenos en plantas b) técnicas de biología molecular utilizadas para la obtención de plantas transgénicas c) clonación de genes, ADN/ ARN, secuencias y organización del genoma d) interacciones planta-patógeno e) la ingeniería genética en la medicina f) animales transgénicos g) ventajas y desventajas de la ingeniería genética (riesgos ecológicos) METODOLOGÍA: En la práctica se desarrollarán actividades en el laboratorio, en el campo experimental universitario y con guía de estudio, esto con el afán de afianzar y clasificar todas las actividades que se tienen contempladas en el presente programa. CRITERIOS DE EVALUACION: Exámenes 70 % Reporte de Practicas 20 % Seminario 10 % BIBLIOGRAFÍA BÁSICA: Venfley, P. N. and N. H. Chua. 1989. Regulated genes in transgenic plants. Science 244: 174-181. Binns, A. N. and M. F. Thomashow. 1988. Cell Biology of Agrobacterium infection and

transformation of plants. Ann. Rev. Microbiol. 42: 575-606. Caplan, A., L. Herrera-Estrella, D. Inzé, E. Van Haute, M. Van Montagu, J. Schell and P.

Zambryski. 1983. Introduction of genetic material into plan cells. Science 222: 815-21. Desmond, S.T.1994. An Introduction to Genetic Engineering. Cambridge University Press,

Cambridge. 168 pp.

5/6

Herrera-Estrella, L., A. Depicker, M. Van Montagu and J. Schell. 1983. Expression of chimaeric genes transfered into plant cells using a Ti plasmid-derived vector. Nature 303: 209-13.

Lal R., Sukanya L. 1993. Genetic Engineering of Plants for Crop Improvement. University of Delhi, India. CRC Press. 245 pp.

Potrycus, I. 1991. Gene transfer to plants: assessment of plublished approaches and results. Ann. Rev. Plant. Physiol. Mol. Biol. 42: 205-25.

Sofer, W. 1991. Introduction to Genetic Engineering. Butterworth-Heinemann. MA, E.U.160 pp. CULTIVO DE TEJIDOS COMO HERRAMIENTA PARA LA EXPRESIÓN DE LOS GENES De Fossard. 1976. Tissue culture of plant propagations. University of New England, Armidale, N.

S. W. Australie. Dorion, N. Y. Chupeau and J. P. Bourgin. 1975. Isolation culture and regeneration into plants of

Ranunculus sceleratus, leaf protoplast. Plant Science Letters No. 5. Earle, E. and R. Lanhans. 1974. Propagation of Chrysanthemum in vitro. I. Multiple plantlets

from shoot types and the establishment of tissue cultures. J. Amer. Soc. Hortic. Science 99 (2).

Earle, E. and R. Lanhans. 1974. Propagation of Chrysanthemum in vitro. II. Production, growth and flowering of plantlets from tissue cultures. J. Amer. Soc. Hortic. Science 99 (4).

Murashige, T. and F. Skoog. 1962. A revised medium for rapid growth and biossays with tobacco tissue culture. Physiol. Plant. 15: 473-497

Murashige, T. 1974. Plant propagation trough tissue cultures. Ann. Rev. of Plant. Physiol. Seibert, M., P. Wetherbee and D. Job. 1975. The effects of light intensity and spectral quality on

growth and shoot initiation in tobacco callus. Plant Physiol. 56: 130-139. APLICACIÓN DE LAS TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA PARA LA OBTENCIÓN DE PLANTAS TRANSGÉNICAS Beachy, R. N., S. Loesch-Fries and N. Tumer. 1990. Coat protein mediated resistance against

virus infection. Ann. Rev. of Plant Physiol. 28: 451-74. Brinke, K. J. and R. L. Meeusen. 1991. Insect control with genetically engineered crops.

TIBTECH 9: 197-200. Gasser, CH. S. and R. T. Fraley. 1989. Genetically engineering plants for crop improvement.

Science. 244: 1293-99 Kung, S. D. and Ch. J. Arntzen. 1989. Plant Biotechnology. Butterworths. Boston. Mass. 423 pp. Mazur, B. J. and S. C. Falco. 1989. The development of herbicide resistant crops. Ann. Rev.

Plant Physiol. Mol. Biol. 40: 441-470. Nelson, R. S., S. M. McCormick 1988. Virus tolerance, plant growth, and field performance of

transgenic tomato plants expressing coat proteins from tobacco mosaic virus. Biotechnology 6: 403-9.

Perlak, F. J., R. W. Deaton. 1990. Insect resistant cotton plants. Biotechnology 8: 939 -43. Van den Elzen, P. J. M., M. J. Huisman, D. Posthumus-Lutcke, E. Jongedijk, A. Hokema and B.

J. Cornelissen. 1989. Engineering virus resistance in agricultural crops. Plant Mol. Biol. 13: 337-46.

REVISTAS PARA LOS TEMAS SELECTOS.

6/6

Annual Review of Biochemistry Annual Review of Genetics Annual Review of Microbiology Annual Review of Plant Physiology and Molecular Biology Biotechnology EMBO Journal Journal of Bacteriology Journal of Molecular Biology Molecular and General Genetics Nature Nucleic Acids Research Plant Molecular Biology Plant Physiology Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Science Scientific American Trends in Biotechnology (TIBTECH)

Última revisión Julio del 2007