Plantas transgénicasPropósito

1. Investigación básica► Regulación de la expresión (promotores)► Estudio funcional de genes

● Complementación● Expresión● Silenciamiento

2. Investigación aplicadaGeneración de líneas de mayor rendimiento agrícola o forestal► Número, tamaño y calidad del producto► Resistencia a plagas (↓ pesticidas)► Tolerancia a estrés abiótico (sequía, salinidad, frío, nutrientes)Bioreactores

Genes introducidos

Especies distantesEspecies relacionadasVariedades de la misma especie (diversidad)Misma especie (cambio en los patrones de expresión)

1. Electroporación de protoplastos

2. Agrobacterium tumefaciens

3. Bombardeo con micropartículas

4. Virus modificados

Estrategias para la introducción de genes en plantas

Transformación estable → Organismos transgénicos Basadas en la capacidad de generar un organismo completo a partir de una célula (TOTIPOTENCIA)

► Organogénesis► Embriogénesis

Transformación transitoria

Agrobacterium tumefaciens

Sistema natural de transferencia de genes foráneos al genoma delas plantas → Plásmido Ti

Plásmido Ti

1. T-DNA (insertado en genoma de la célula vegetal)Opinas: Derivados de la arginina

Utilizadas por A. tumefaciens como fuente de C, N y energíaHormonas vegetales (oncogenes)

AuxinaCitoquinina

2. Resto del plásmidoGenes de virulenciaFunciones bacterianas (conjugación, resistencia a fagos, origen)Catabolismo de opina

opinaProliferación de agrobacteria ensuelo

Formación de tumores y liberación de opinas por la planta al sueloVentaja para el crecimiento de Agrobacterium sobre otras bacterias

Transferencia de T-DNA de la bacteria a la planta

¿Cómo aprovechar este sistema natural detransferencia de DNA para introducir genesde interés?

1. CointegraciónGeneración de vectores “lanzadera” (shuttle)recombinantes►Elementos plásmido de E. coli► T-DNA► Marcador para selección de agrobacteria (Amp)► Marcador para selección en plantas (Kan)► Sitio de clonamiento

2. Sistema binarioSeparación de funciones cis (T-DNA) y trans (genes vir) de plásmidosTi

Agrobacterium

Verificar expresiónmRNA (Northern blot)Proteína (Western blot, actividad)

Generación de plantas transgénicas por transformación ESTABLE con A. tumefaciens

Bombardeo con micropartículas

Comparación entre métodos de transformación

A. tumefaciens Bombardeo

Pocas copias integradas Muchas copias integradas

Poco control de integración Algún control de integración (organelas)

Integridad de copias Copias fragmentadas

Rango limitado de plantas Rango amplio de plantas

No hay integración en DNA de organelas Integración en DNA de organelas

Fragmentos de tamaño limitado Fragmentos de mayor tamaño

Principales objeciones al uso de cultivos transgénicos para producción agricultura

1. Toxicidad

2. Transferencia no controlada de genes (transgenes, resistencia a antibióticos)

► Polen (polinización cruzada)

► Transferencia horizontal

3. Disminución de diversidad y empobrecimiento genético

4. Presión para el desarrollo de resistencia en plagas

http://www.colostate.edu/programs/lifesciences/CultivosTransgenicos/sp_faqpopup.html