CURSO TPICOS EN BIOLOGA
Clase: Biotecnologa aplicada a plantas
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE CIENCIAS BIOLGICAS
EAP de GENTICA Y BIOTECNOLOGA
Dr. Jaime R. Snchez Venegas
AO LECTIVO 2015-I
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ORIGEN DE LA DOMESTICACIN DE CULTIVOS
La biotecnologa en plantas nace desde tiempos antiguos,cuando el hombre hace la domesticacin de cultivos con la
seleccin artificial de plantas alimenticias desde aproximadamente
~ 9000 BP.
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(BP: aos antes del presente)
La domesticacin de cultivos se extendi hasta la formacin de la
Revolucin Verde originado entre los aos 40 70,impulsndose el monocultivo de variedades mejoradas de maz,
trigo y otros granos, aplicando fertilizantes y plaguicidas.
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Incremento en la produccin de
alimentos y sus derivados
Dr. Norman BorlaugPremio Nobel de la Paz 1970
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La produccin de cultivos fue afectado por el uso indiscriminado
de pesticidas, creando resistencia en los insectos y gusanos. Por
otro lado el uso de fertilizantes qumicos y herbicidas erosion los
terrenos de cultivo. A esto se suma los factores ambientales como
heladas, salinidad, toxicidad, etc.
Para superar estos problemas se esta usando tecnologas
modernas Biotecnologa moderna aplicada a plantas
Cmo ?
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BIOTECNOLOGA VERDEAPLICACIONES DE
LA BIOTECNOLOGA
SECTOR AGROPECUARIO
AGRO AGRICULTURA PECUARIO GANADERA
APLICACIONES MAS IMPACTANTES DE LA BIOTECNOLOGA
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Manipulacin de plantas y partes de la planta para
usos prcticos, obtenindose:
Cultivo de alimentos mejorados
- Rendimientos ms altos
- Una mejor nutricin
- Tolerancias ambientales
Mejor produccin de molculas de valor.
Produccin de nuevas molculas.
Qu es la Biotecnologa Aplicada a Plantas?
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TECNOLOGAS MODERNAS
INGENIERA GENTICA O TECNOLOGA DEL ADN RECOMBINANTE
CONJUNTO DE TCNICAS USADAS PARA MANIPULAR LA COMPOSICIN GENTICA DE LAS CLULAS Y MOVER GENES
ENTRE ESPECIES PARA PRODUCIR NUEVOS ORGANISMOS
OBTENER NUEVAS VENTAJAS SOBRE EL ORGANISMO NATURAL
AISLAR GENES, MODIFICARLOS, INTRODUCIR A NUEVOS HOSPEDEROS Y CLONARLOS
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TCNICAS DE INGENIERA GENTICA O ADNr
MANIPULACIN GNICA EN PLANTAS
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1- Construccin de un plsmidocon un gen de inters.
2- Incorporacin del gen deinters dentro del cromosomavegetal.
3- Seleccin de plntulastransformadas (placas de Petri).
4- Propagacin de la plntulastransgnica por cultivo detejidos.
5- Transferencia de plntulastransgnicas al invernadero.
6- Cultivo de la planta enterreno.
TRANSFERENCIA DE GENES A UNA PLANTA USANDO Agrobacterium tumefasciens
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Genes onc
El plsmido Ti o T-DNA deA. tumefasciens contiene
genes (onc) que provocan
una mayor produccin de
hormonas de crecimiento
con la formacin del tumor
o agalla en la planta.
Estos genes onc delplsmido T-DNA son
reemplazados por genes deinters, para que la plantalo aproveche, en vez de
formar tumores
TRANSFERENCIA DE GENES A UNA PLANTA USANDO Agrobacterium tumefasciens
El plsmido Ti o T-DNA deA. tumefasciens contiene
genes (onc) que provocan
una mayor produccin de
hormonas de crecimiento
con la formacin del tumor
o agalla en la planta.
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Estos genes onc delplsmido T-DNA son
reemplazados por genes deinters, para que la plantalo aproveche, en vez de
formar tumores
No se forma
Prolifera los genes
de inters. No se
forma tumores en
la zona de la lesin
Durante la transformacin de la planta se introduce
cassetts de secuencias nucleotdicas previamentedesarrollados en el laboratorio que portan el gen de
inters.
SI P GI T SI
SI: Secuencia de Insercin en el plsmido Ti o T-DNA.
P: Secuencia del Promotor, induce la expresin del gen de inters.
GI: Secuencia del Gen de Inters a expresarse.
T: Secuencia de Terminacin de la expresin.
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Cassett
TRANSFERENCIA DE GENES: USANDO GENE GUN (pistola de genes)
Mtodo inventado por John C. Sanford et al en la Universidad de
Cornell USA. Biolistic Particle Delivery System. Impulsa
partculas de oro o tungteno cubiertas con DNA manipulado que
lleva el gen de inters.
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Gene Gun manual para aplicar cassetts con el gen de
inters, directamente a la planta.
Transferencia de genes por mtodo biobalstica o biolstica
Gene Gun
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CULTIVO DE TEJIDOS DE PLANTAS
Despus de obtener plantas o partes de una planta
transformada (transgnicas o genticamente modificados),
se requiere realizar cultivo de tejidos para regenerar y
propagar plantas transgnicas.
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MODELOS BIOLGICOS USADOS EN BIOTECNOLOGA DE PLANTAS
Arabidopsis thaliana
- Ciclo de vida corto (6-8
semanas).
- Tiene genoma corto y
secuenciado (130 Mb).
- Fcil de manipular en el
laboratorio.
Es como el ratn de laboratorio en plantas
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OTRAS PLANTAS USADAS COMO MODELOS BIOLGICOS DE ESTUDIO
Orysa sativa
(Arroz)
Nicotiana tabacum
(Tabaco)
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PLANTAS TRANSGNICAS DE ARROZ
Arroz con enzima lactoferrina de leche humana.
Arroz dorado con caroteno (pro-vitamina A).
Arroz fortificado con un gen de la ferritina.
Arroz con aminocidos esenciales.
Arroz tolerante a diferentes condiciones ambientales:
- Altos niveles de salinidad
- Sequa
- Fro (helada)
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Dr. Ingo Potrykus y Dr. Peter Meyer son los
investigadores que hicieron el arroz dorado que
produce vitamina A.
ARROZ DORADO CON -caroteno
Dr. Ingo Potrykus Arroz dorado
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Arroz natural
Son plantas con toxinas Cry de Bacillus thuringiensis
PLANTAS RESISTENTES A PLAGAS (insectos)
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Gen Bt confiere resistencia a insectos en cultivos.
Bacillus thuringiensis (Bt).Bacteria que habita en el suelo y que se utiliza comnmente como
una alternativa biolgica al pesticida, por la toxina Cry que esanti-insecticida para polillas, mariposas, moscas, mosquitos,
chinches y tambin acta en gusanos.
Maz GMO Maz natural
TECNOLOGA Bt
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Otros cultivos: soya Bt, patata Bt, algodn Bt, etc.
Cultivo de Maz Bt, resistente a plagas
Maz BtMaz Bt MazMaz
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Cultivos de Soya Bt, resistentes a plagas
Soya Bt Soya
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Algodn Bt resistente a gusanos
Algodn con gusanos
Algodn Bt
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Algodn Bt resistente a insectos
Algodn Bt
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Algodn
PLANTAS TRANSGNICAS RELACIONADAS CON EL AMBIENTE
Plantas resistentes a herbicidas, como el glifosfato.
Plantas tolerantes al frio (heladas).
Plantas tolerantes a altas concentraciones de sal.
Plantas resistentes al mercurio, cadmio, arsnico y
otros metales pesados.
Plantas tolerantes a radiaciones UV y alta
luminosidad.
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Tolerancia a la sal
PLANTAS RESISTENTES AL MEDIO AMBIENTE
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Tolerancia al fri
Transgnico
Resistencia
al mercurio
y al cadmio
Transgnico
Transgnico
Cadmio (250 M)
Cadmio (400 M)
Silvestre
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Per
libre de cultivos
transgnicos
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CCIT, anuncia que presentar un anteproyecto al Congreso de la Repblica para levantar la moratoria al ingreso y produccin de OVM a nivel nacional para el maz y algodn.
ETAPAS DE PLANTAS TRANSGNICAS
Primera generacin: tolerancia a herbicidas,
resistencia a insectos, etc.
Segunda generacin: productos farmacuticos,
nutricin, etc.
Tercera generacin: fitorremediacin, detectores,
etc.
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PLANTAS BIOFARMACETICAS
Produccin de protenas humana, vacunas, anticuerpos, etc.
Se usa plantas
porque son mas
econmicas y
tienen el
mecanismo de
modificacin
postraduccional
que no tienen
las bacterias.
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Plantas transgnicas que transforman contaminantes peligrosos del medio
ambiente en sustancias inocuas.
Fitoestabilizacin: plantas queinmovilizan los metales en el suelo por
absorcin o adsorcin en las races. Los
contaminantes permanecen retenidos
bajo la superficie del suelo.
Fitoextraccin: plantas tolerantescapaces de absorber los metales desde
el suelo y acumularlos en su biomasa
area (hojas y tallos). Posteriormente,
esta biomasa es cosechada, incinerada
y tratada como residuo peligroso.
PLANTAS USADAS EN FITORREMEDIACIN
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GENES ANTISENTIDO
En tomates cosechados, la
enzima poligalacturonasa
degrada las pectinas
(componentes esenciales de
muchas frutas)
Consecuencia de la degradacin
de las pectinas, se produce el
reblandecimiento del fruto y
deterioro en su aroma y sabor.
El gen insertado en antisentido,
bloquea la expresin de la
poligalacturonasa evitando el
reblandecimiento del fruto.
Tomate de larga vida.
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Los genes antisentido no inducen
la expresin de una protena
nueva, pero si evitan la
produccin de la protena en la
planta.
Por el mismo sistema podra
evitarse o reducirse:
El pardeamiento enzimtico.
La produccin de etileno en la
maduracin de frutas
El lagrimeo inducido por la
cebolla.
Otras alteraciones producidas
por enzimas.
MEJORAMIENTO DE PRODUCTOS AGRARIOS
Incremento de la produccin de cosechas y
disminucin del uso de herbicidas.
Beneficio de los agricultores y de la sociedad.
Obtencin de productos con menos contaminantes
agroqumicos y de mejor calidad.
Mejoramiento en el tamao, valor nutritivo y
extensin de vida de las plantas.
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GRACIAS POR SU ATENCIN
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