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Genética y Técnicas para el Cultivo de Plantas Transgénicas Prof. Agustín González Ruiz, PhD Universidad Interamericana de Puerto Rico Recinto de Bayamón Departamento de Ciencias Naturales y Matemáticas Biotecnolog...

Genética y Técnicas para el Cultivo de Plantas Transgénicas Prof. Agustín González Ruiz, PhD Universidad Interamericana de Puerto Rico Recinto de Bayamón Departamento de Ciencias Naturales y Matemáticas Biotecnología de Plantas BIOL 6007 1  Genética Rama de las ciencias biológicas que se dedica a el estudio de la naturaleza, organización, función, expresión, transmisión y evolución de la información genética codificada de los organismos. Su objetivo principal es analizar el modo en que los rasgos fenotípicos y las características genéticas se transmiten de padres a hijos. Las tres áreas generales de la genética: 1. Genética Clásica 2. Genética Molecular 3. Genética de Poblaciones y Evolución 2 Primeros Estudios de Genética Desde antes del siglo 20 ya se sabían dos conceptos que eran la base de la ideas de herencia: 1. que la herencia ocurría entre especies. 2. que las características se pasaban directamente de padres a progenie. De aquí la creencia que la herencia era la mezcla de las características de los padres. Botánicos del los siglos 19 y 20 comenzaron a realizar cruces de plantas que contradecían la creencia de que la herencia era la mezcla de las características de los padres. Entre estos científicos se encontraba Gregor Mendel, al cual se le conoce como el padre de la genética. 3  Primeros Estudios de Genética Gregor Mendel fue un monje austriaco que se dedicó al estudio de la genética realizando hibridación de plantas en el jardín del monasterio. El sistema modelo que uso fue la planta de guisantes Pisum sativum. Mendel seleccionó este sistema ya que ofrecía varias ventajas incluyendo: 1. Investigadores anteriores ya habían producido híbridos. 2. Habían un gran número de variantes puras disponibles. 3. Son pequeñas, fáciles de crecer y el tiempo de generación es corto. 4. Los órganos sexuales masculinos y femeninos están guardados dentro de la flor. 5. Los gametos producidos en una misma flor pueden ser fusionados y producir una progenie viable (proceso de auto- fertilización). 6. Se puede cortar los órganos reproductores masculinos antes de fertilización e introducir polen de una sepa distinta y fertilizar exitosamente los óvulos (fertilización cruzada). 4 Método Experimental de Mendel 1. Produjo cepas puras para cada característica que estaba estudiando mediante el proceso de autofertilización. 2. Después realizó fertilización cruzada entre las cepas puras para generar formas alternadas de cada característica. También realizó cruces recíprocos. 3. Finalmente les permitió a los híbridos autoferlizarse y contó el número de la progenie para ver cuántos se producían de cada característica. 5  Leyes de Mendel Los trabajos de Mendel le permitieron generar tres leyes que aún hoy en día son vigentes. Estas leyes son: 1. Principio de la uniformidad de los híbridos de la primera generación filial: Establece que si se cruzan dos líneas puras para un determinado carácter, los descendientes de la primera generación serán todos iguales entre sí, fenotípica y genotípicamente, e iguales fenotípicamente a uno de los progenitores (de genotipo dominante), independientemente de la dirección del cruzamiento. 2. Principio de Segregación: Esta ley establece que durante la formación de los gametos, los dos alelos (variantes) de un gen se segregan durante la formación de los gametos mediante una división celular meiótica y son reunidos al azar (uno de cada padre) durante la fertilización. 3. Principio de Sorteo Independiente: Establece que en un cruce dihíbrido (dos genes distintos) los alelos de cada gen se sortean independientemente uno del otro. 6  Fenotipo y Genotipo El fenotipo es la apariencia externa de un individuo. En el caso de los cruces que realizó Mendel los fenotipos eran: color de la flor, el color de la semilla y de la vaina, la textura de la vaina y de la semilla, la altura de la planta y la posición de la flor. El genotipo es el conjunto completo de los alelos (variantes) de un individuo. Los alelos pueden ser dominantes o recesivos. Se representan usualmente con letras. 1. PP = homocigoto dominante (ambos alelos dominantes) 2. Pp = heterocigoto (un alelo dominante y otro recesivo) 3. pp = homocigoto recesivo 7 Cruces Monohíbridos En un cruce monohíbrido se cruzan sólo 2 alelos (variantes) de un gen. Un gen es la unidad genética que tiene la información de una característica. Son transmitidos de los padres a la progenie. Para realizar un cruce genético podemos utilizar un Cuadrado de Punnett. El cuadro de Punnett es un diagrama diseñado por Reginald Punnett y es usado para determinar la probabilidad de que un producto tenga un genotipo particular. El cuadrado de Punnett permite observar cada combinación posible de un alelo materno con otro alelo paterno por cada gen estudiado. 8 Cruces Monohíbridos 9  Cruces Dihíbridos En los cruces dihíbridos se examinan dos características separadas en un mismo cruce. Ejemplo: YYRR x yyrr El resultado de la primera generación filial (F1) en este ejemplo es una progenie con un fenotipo dominante para cada característica estudiada. 10 Mitosis y Meiosis 11 Recombinación Homóloga 12 Fluorescence in situ Hybridization (FISH) 13  Alteraciones a las Secuencias del DNA: Mutaciones y Agentes Mutagénicos Una mutación es un cambio permanente en la secuencia del DNA de un organismo. Incluye cambios en la secuencia de las bases, alteración de la posición de los genes, e inserción de fragmentos de DNA foráneo. Puede producir un cambio de características, que se puede o no transmitir a la progenie. Ocurren de manera súbita y espontánea. Pueden ser: 1. Somáticas: afecta a las células somáticas del individuo. Como consecuencia aparecen individuos mosaico que poseen dos líneas celulares diferentes con distinto genotipo. Un individuo mosaico originado por una mutación somática posee un grupo de células con un genotipo diferente al resto, cuanto antes se haya dado la mutación en el desarrollo del individuo mayor será la proporción de células con distinto genotipo. Las mutaciones que afectan solamente a las células de la línea somática no se transmiten a la siguiente generación. 2. Línea germinal: son las que afectan a las células productoras de gametos apareciendo, de este modo, gametos con mutaciones. Estas mutaciones se transmiten a la siguiente generación y tienen una mayor importancia desde el punto de vista evolutivo. 14  Alteraciones a las Secuencias del DNA: Mutaciones y Agentes Mutagénicos Las mutaciones pueden ser causadas por agentes mutagénicos. Los agentes mutagénicos son todos los agentes que introducen cambios en el DNA, incluyen agentes físicos que dañan el DNA y químicos que alteran las bases del DNA. 15 Agentes Mutagénicos Óxidos de Nitrógeno y azufre: Agente deaminizante adenina y citocina. Puede producir lluvia ácida cuando la humedad en el aire se combina con los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre. En interacción con el vapor de agua, estos gases forman ácido sulfúrico y ácidos nítricos. Radiación Ultravioleta: Promueve la formación de dímeros de pirimidinas (usualmente dímeros de timina) acortando el largo del enlace deformando así la cadena de DNA. Radiación Gamma y Alfa: radiaciones ionizantes. Producen descomposición química en las moléculas presentes principalmente en citoplasma, membranas y tejidos. Plomo: En condiciones terminales de contaminación con este metal puede causar mutaciones. Fuentes: pinturas, tuberías de agua potable, forros para cables, elementos de construcción, soldadura suave, algunos insecticidas, etc. Puede ser ingerido o respirado. 16 Estructura y Fisiología de las Plantas 17  Reproducción en Plantas Semillas Reproducción sexual Progenie con distinto genotipo Vegetativa: bulbos, esquejes, estacas, tubérculos, rizoma. Reproducción asexual Progenie con idéntico genotipo Descendencia uniforme Se transmiten enfermedades 18  Selección Artificial de Plantas La reproducción convencional implica hibridación sexual seguida de una selección cuidadosa. 19  Cultivo in vitro de Tejidos Vegetales Conjunto de técnicas que permiten el mantenimiento y/o crecimiento de células o tejidos en un medio nutritivo y en condiciones ambientales controladas. La célula vegetal es totipotente, y esta retiene toda la información para regenerar una planta completa. La célula adquiere propiedades diferentes a las de la célula que la originó, esto se conoce como desdiferenciación. Las porciones del vegetal que se cultivan in vitro se denominan explantos. Célula diferenciada Célula desdiferenciada Célula diferenciada Retiene inf ormación Totipotencialidad 20  Cultivo de Tejidos Vegetales Asepsia Factores comunes Composición general de medios de cultivo: Fuente de Carbono (Azúcares) Macronutrientes (N, P, K, Ca, Mg, S) Micronutrientes (Fe, Cl, Mn, Zn, Cu, Ni, Co, Mo, Al, I) Aminoácidos, Vitaminas, Auxinas, Citoquininas, Giberelinas. Agente gelificante (para medios sólidos) Reguladores de crecimiento (hormonas vegetales) Otros compuestos (ej: agentes quelantes) 21 Cultivo Ambientación  Fitohormonas Auxinas Citoquininas Auxinas Citoquininas Parte aérea Enraizamiento 22  Modalidades de Cultivo in vitro de Plantas Cultivo de tejidos Rescate de embriones Embriogénesis somática Organogénesis somática Producción de haploides Fusión de protoplastos 23 Modalidades de Cultivo de Tejidos 24  El Meristemo Meristemas Sistema vascular poco diferenciado Elevada actividad metabólica Elevada concentración de auxinas 25 Rescate de Embriones 26 Embriogénesis Somática 27 Organogénesis Somática Propagación masiva de: Flores Frutales Árboles forestales Cultivo de meristemas Saneamiento de virus Rejuvenecimiento 28 Producción de Haploides Vegetales 29 Fusión de Protoplastos El crecimiento de callos es inducido por ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4D). Su acción produce una masa de células desorganizada y en crecimiento. El 2,4D: 1. Detiene la síntesis de celulosa 2. Origina enlaces de glucosa β-1,3, polímero denominado Callosa. 3. Altera temporalmente la pared celular. 30 31  Transformación Genética Vegetal Técnicas Básicas: 1. Enzimas de restricción 2. Clonación de genes 3. Secuenciación 4. Electroforesis de Proteínas, RNA y DNA 5. Hibridación con anticuerpos (Western Blot) 6. Hibridación de ácidos nucleicos (Southern y Northern Blot) 7. Reacción de la polimerasa en cadena (PCR) 32 Enzimas de Restricción 33 Clonación de Genes 34 Secuenciación de DNA 35 Electroforesis Southern Northern Western 36 Sodium Dodecyl Sulfate-PolyAcrylamide Gel Electrophoresis 37 Polymerase Chain Reaction 38 Métodos Indirectos Transformación Genética Agrobacterium tumefaciens Bacteria del suelo Gram(-) 39  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 indiferenciadas. 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). 40 Los Genes Integrados al Plásmido Codifican factores esenciales para la transferencia e integración del T-DNA dentro del genoma de la planta. Están ubicados en una región de 35 kb del plásmido Ti fuera de la región del T-DNA. Hay 25 genes Vir distribuidos en 7 operones. Responden a un metabolito secundario exudado por las plantas cuando se les provoca una herida (acetosiringona). Genes cromosómicos de Agrobacterium tumefaciens: se requieren ChvA, ChvB, PscA para la unión inicial de la bacteria a la célula vegetal y codificar el polisacárido en la superficie celular bacteriana. Además, codifica genes para la síntesis de opinas y para la producción de tumores. Los genes occ (catabolismo de la opina) transportan el pTi y permiten que la bacteria utilice opinas como fuente nutricional (C y N). 41 Métodos Indirectos Transformación Genética 42 Construcción del Plásmido 43  Genes cromosómicos de Agrobacterium tumefaciens: se requieren ChvA, ChvB, PscA para la unión inicial de la bacteria a la célula vegetal y codificar el polisacárido en la superficie celular bacteriana. Región de virulencia (vir) portada en pTi, pero no en la región transferida (T-DNA). Los genes codifican proteínas que preparan el T-DNA y la bacteria para la 44 transferencia. Información Contenida en el T-DNA 45 Los Genes Virulentos (Vir) virA: es activada por compuestos fenólicos y activa entonces al gen VirG. virG: promueve la transcripción de otros genes vir. virD2: endonucleasa / integrasa que corta el T-DNA en los bordes pero solo en una cadena (ssDNA); se adhiere al extremo 5 'de la ssDNA. virE2: une ssT-DNA y puede formar canales en membranas plasmáticas. virE1: chaperona para virE2. virD2 y virE2: también poseen secuencias específicas para llevar el T-DNA al núcleo de la célula vegetal. virB: operón de 11 proteínas, obtiene T-DNA a través de membranas bacterianas. 46 Los Genes Virulentos (Vir) 47  Transformación Proceso de infección T-DNA y región de virulencia (Plásmido Ti) Genes cromosómicos de virulencia (Chv) 1. Reconocimiento Agrobacterium-célula vegetal 2. La liberación de compuestos fenólicos por parte de la célula vegetal (acetosiringona) 3. El gen vir A se expresa de manera constitutiva y la proteína VirA es activada por compuestos fenólicos y activa entonces al gen VirG 4. Que produce la activación de otros genes de la región vir. 5. Las proteínas VirD1 y VirD2 actúan en forma conjunta como une endonucleasa y liberan la cadena del T-DNA. 6. Luego se une la proteína VirE al T-DNA y se forma el complejo T que protege al DNA de la degradación. 7. Proteínas codificadas en vir B forman un canal en la membrana plasmática que posibilita la transferencia. 8. Las proteínas VirD2 y VirE2 permiten el reconocimiento molecular para el ingreso del T-DNA al núcleo y luego se produce la integración al genoma vegetal. 48  Agrobacterium tumafaciens detecta la acetosiringona a través de un sistema de tres componentes ChvE es una proteína periplásmica se une a azúcares, arabinosa, glucosa. Se une al dominio periplásmico de VirA amplificando la señal. VirA (Receptor quinasa) es una proteína de membrana con cinco dominios funcionales: 1. El dominio periplasmático se une al complejo ChvE-azúcar (NO se une a la acetosiringona). 2. Dominio transmembranal. 3. La región del enlazador encuentra a la acetosiringona. 4. El dominio del transmisor se auto-fosforila y luego se transfiere a la proteína reguladora de respuesta VirG. 5. El dominio inhibitorio eliminará el fosfato del His en el dominio del transmisor (a un Asp) 49  Agrobacterium tumafaciens detecta la acetosiringona a través de un sistema de tres componentes VirG: Dominio receptor que se fosforila en un residuo Asp por el His en el dominio transmisor de VirA. Activa el dominio de unión al DNA para promover la transcripción de secuencias promotoras que contienen Vir-box (en el plásmido Ti). 50  Procesamiento de la Hebra T y Formación del Complejo T Maduro El complejo T está compuesto por una cadena simple de T-DNA cubierta por la proteína VirE2. La proteína VirD2 se encuentra unida covalentemente al extremo 5’ del DNA. Se estima que se requieren 600 moléculas de VirE2 para recubrir los 20kb del T-DNA. 51 Transporte del Complejo T 52 Transporte del Complejo T 53 54  Opinas Octopus vulgaris Síntesis de D-octopina a partir de piruvato y L-arginina catalizada por la octopina deshidrogenasa (ODH). 55  Propagación de la Planta Transgénica De todos los términos que se han aplicado al proceso, "micropropagación" es el término que mejor transmite el mensaje de la técnica de cultivo de tejidos más ampliamente utilizado en la actualidad. El prefijo "micro" generalmente se refiere al pequeño tamaño del tejido tomado para propagación, pero igualmente podría referirse al tamaño de las plantas que se producen como resultado. Se basa en dos hormonas vegetales. 1. Auxina 2. Citoquinina 56  Auxina (Ácido Indolacético) Producido en meristemos apicales y radiculares, hojas jóvenes, semillas en frutos en desarrollo. Alargamiento y expansión celular. Supresión del crecimiento lateral del brote. Iniciación de raíces adventicias. Estimulación de la abscisión (frutos jóvenes) o retraso de la abscisión. Hormona implicada en tropismos (foto-, gravi-, tigmo-). 57 Citoquinina (Zeatina, ZR, IPA) Producido en meristemos de raíz, hojas jóvenes, frutos, semillas. Factor de división celular. Estimula la formación de brotes adventicios. Retrasa la senescencia. Promueve algunas etapas del desarrollo de la raíz. 58 Organogénesis La formación de órganos a partir de un callo. Regla general: Auxina / Citoquina 10:1 - 100:1 induce raíces. 1:10 - 1:100 induce brotes Las relaciones intermedias alrededor de 1:1 favorecen el crecimiento de callos. 59 Vectores Derivados del Plásmido Ti Componentes necesarios: 1. Marcador de selección (resistencia a kanamicina) 2. Origen de replicación (para que se replique en Escherichia coli) 3. Borde derecho de la secuencia T-DNA 4. “Polylinker” (región de múltiple clonaje) Tipos: a) binarios b) co-integrados 60  Vectores Derivados del Plásmido Ti “Shuttle Vector” es un pequeño plásmido de Escherichia coli que se utiliza para clonar el gen extraño y transferirlo a Agrobacterium. Vectores lanzadera tempranos integrados en el T-DNA; todavía produce tumores. 61 Vector Basado en MiniTi T-DNA Vectores desarmados: no producen tumores; puede usarse para regenerar plantas normales que contienen el gen extraño. 1. Vector binario: los genes vir necesarios para la movilización y transferencia a la planta residen en un pTi modificado. 2. Consiste en las secuencias del borde derecho e izquierdo, un marcador seleccionable (resistencia a la kanomicina) y un polienlazador para la inserción de un gen extraño. 62 Vector Basado en MiniTi T-DNA 63 Vector Basado en MiniTi T-DNA 64 Vector Basado en MiniTi T-DNA 65 Vector Basado en MiniTi T-DNA 66 Algunos Vectores Binarios 67 Genes de Selección 68 Genes de Selección 69  Transformación 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). La técnica es rápida ya que la proteína recombinante puede obtenerse en aproximadamente una semana. Posee alta eficiencia de transformación y se produce una alta acumulación de proteína. Sólo se requiere equipo relativamente básico de laboratorio. Puede utilizarse para producir una plétora de proteínas, ya sean de membrana, enzimas o virus quiméricos, o para experimentar con promotores, ect… 70  Transformación Mediante el Co-cultivo de A. tumefaciens y Discos de Hoja de Tabaco 71 Transformación Mediante el Co-Cultivo de A. tumefaciens y Cotiledones de Soya 72  Transformación Mediante la Técnica Inmersión Floral Arabidopsis thaliana 73 Transformación Mediante Cultivo de Raíces Peludas (Hairy Roots) Panax vietnamensis “Vietnamese ginseng” 74 Transformación Transitoria por Agroinfiltración 75 Nicotiana benthamiana Gen de la Luciferasa Expresado en la Planta de Tabaco Photinus pyralis Planta de tabaco transgénica expresando bioluminiscencia 76  Gen Bt Bacillus thuringiensis Bacillus thuringiensis (comúnmente conocido como 'Bt') es una bacteria insecticida, comercializada en todo el mundo para el control de muchas plagas importantes de plantas, principalmente orugas de los Lepidópteros, pero también larvas de mosquitos y moscas negras (simúlidos), vector de la ceguera de los ríos en África. Los productos Bt representan aproximadamente el 1% del mercado agroquímico total utilizado en la actualidad (fungicidas, herbicidas e insecticidas). 77 Modo de Acción del Gen Bt 78  Agrobacterium rhizogenes 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. Cultivo de raíces de tabaco transformadas por Agrobacterium rhizogenes Fenotipo Ri en plantas de Brassica napus 79 Métodos Directos de Transformación 1. Bombardeo de partículas (biobalistica) 2. Electroformación de Protoplasto 3. Fibras de Carburo de Silicio (Whiskers) 4. Inyecciones Meristemáticas 5. Transformación mediada por Glicol de polietileno (PEG) 80  Ventajas y Desventajas Ventajas: 1. Son los sistemas de sistemas universales porque, al no depender de organismos vectores, pueden utilizarse en cualquier especie vegetal. 2. No deben eliminarse las células del organismo vector de los tejidos o plantas transgénicas. 3. Requieren construcciones más simples y pequeñas. 4. Son expresiones para estudios de expresión transitoria. Desventajas 1. Pueden resultar en un alto número de copias y / o copias truncas del transgén y del vector en varios sitios del genoma de las células transformadas. 2. Se caracteriza por la alta frecuencia de aparición de re-arreglos en los transgenes. 81  Biobalística Las partículas de oro/tungsteno (Au/W) recubiertas con DNA o RNA (Adsorción). El DNA seleccionado se adhiere a la superficie de los gránulos metálicos en una solución salina (CaCl2). 82 Biobalística Un pulso de helio (He), de alta o baja presión, libera las partículas de Au/W recubiertas en prácticamente cualquier célula o tejido objetivo. Las partículas que transportan las células de DNA no tienen que eliminarse del tejido para transformar las células. A medida que las células reparan sus lesiones, integran su DNA en su genoma, lo que permite que la célula huésped transcriba y traduzca el transgen. El DNA, raramente, se incorpora al genoma nuclear de la planta. El gen tiene que incorporarse al DNA de la célula donde se transcribirá. También el gen insertado no debe romper alguna otra secuencia genética necesaria. 83 Electroporación de Protoplastos 84 Transformación con Whiskers de Carburo de Silicio A. Suspensiones celulares de maíz penetradas por fibras de carburo de silicio recubiertas de DNA (transformación). B. Expresión transitoria del gen uidA después de la transformación. C. Callos resistentes a fosfinotricina D y E. Inflorescencia y fruto de una planta transgénica R0. F. Ensayos de resistencia a fosfinotricina con plantas R1 dos semanas luego del tratamiento. 85  Expresión del Gen uidA en Plantas de Maíz Seguimiento de la transformación de embriones de maíz y regeneración de una planta transgénica mediante la reacción histoquímica de la enzima β-glucuronidasa. La β-glucuronidasa se utiliza como gen reportero para controlar la expresión génica en células de mamíferos y plantas. El monitoreo de la actividad de la β-glucuronidasa mediante el uso de un ensayo GUS permite la determinación de la expresión espacial y temporal del gen en cuestión. 86 Otros Genes Reporteros 87 Inyecciones Meristemáticas El tejido en la mayoría de las plantas que consiste en células indiferenciadas (células meristemáticas), se encuentra en zonas de la planta donde puede tener lugar el crecimiento. Las células meristemáticas tienen una función análoga a las células madre en animales, están incompletas o no diferenciadas y son capaces de continuar la división celular. Primer método de transferencia de DNA a una planta. Se inyecta DNA en la punta que contiene las células más indiferenciadas. Esto permite mayor probabilidad (1 en 10,000) de que el DNA se incorpore en el genoma de la planta. Modelo Tunica-Corpus del meristemo apical (punta de crecimiento). La epidérmica (L1) y las capas subepidérmicas (L2) se forman las capas externas llamadas la túnica. La capa interna de L3 se llama corpus. Las celdas en las capas L1 y L2 se dividen en una moda lateral que mantiene estas capas distintas, mientras que la capa L3 se divide de manera aleatoria. 88  Manipulación de la Expresión Genética Promotores: constitutivos (35S del virus del mosaico del coliflor) tejido específicos (FBPasa - RUBISCO) inducibles Secuencias “enhancer” Intrones que estabilizan el mRNA producido Secuencia terminadora (nopalina sintasa) 89  Manipulación Post-Transcripcional 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. 90 Genes Utilizados y Caracteristicas Conferidas en Plantas Transgénicas Tipo de gen utilizado en transgénesis Caracter que confiere a la planta Toxina de Bacillus thuringensis Resistencia a Insectos Proteína de la cubierta viral Resistencia a Virus Quitinasas, glucanasas de plantas y de Resistencia a Hongos otros organismos Lisozima humana y de cerdo. Otros Resistencia a Bacterias péptidos bactericidas Genes cuyos productos afectan la Resistencia a Herbicidas biosíntesis de aminoácidos, o la fotosíntesis Genes cuyos productos afectan la biosíntesis del etileno, o la formación de Retraso maduración de frutos pared celular 91 Algunas Liberaciones Comerciales de Plantas Transgénicas Cultivo (Fecha Nombre Compañía Caraterísticas liberación) Tomate (1994) Flavr Savr Calgene Savor de madurez en rama, largavida Tomate (1995) Zeneca Consistencia de pasta de tomate Algodón Bollgard Toxina deBacillus Papas NewLeaf Monsanto thuringiensis para Maiz (1996-97) YieldGuard resistencia insectos Soya Resistencia a Raps Roundup Ready Monsanto Glifosato (herbicida) Algodón (95-96) 92 Otras Plantas Modificadas Abeto Eucalyptus Pino Acelga Frambuesa Plátano Alfalfa Frutilla Poroto Algodón Kiwi Poroto de soya Alamo Lechuga Remolacha Arabidopsis Lirio Repollo Arroz Maíz Rosa Arveja Maní Sorgo Camote Manzana Tabaco Caña de Maravilla Tomate azucar Orquidea Tulipán Cebada Papa Trigo Centeno Papaya Vides Clavel Petunia Zanahoria Crisantemo Pera Zapallo Espárrago 93  Mejoramiento de Plantas Transformación de Plantas Biobalística o Agrobacterium Mejoramiento Genético Resistencia a Resistencia a Esterilidad Calidad del Patógenos Herbicidas Sexual Producto Roundup Materna Insectos Hongos Bacterias Color Postcosecha Listo Paterna 94 Plantas para la producción de proteínas terapéuticas humanas (Biopharming o Molecular Farming) Costo de producción es bajo (se utiliza maquinaria para la siembra, cosecha y procesado). Producción a gran escala es menos compleja y rápida. Mayor seguridad, no hay riesgo de transmisión viral y de priones. 1. Tabaco - Eritropoyetina, somatotropina y granulate colony stimulating factor. 2. Arroz - Interferón α 95  Plantas Capaces de Producir Vacunas Antígenos de bacterias y virus se han podido expresar en plantas para inducir respuestas inmunológicas. Muchos de estos antígenos derivados de plantas son purificados y usados como vacunas inyectables. La inmunización por vía oral también se ha logrado. Actualmente la concentración de proteína en los alimentos es baja. Se han logrado producir vacunas contra: 1. Virus de la Hepatitis B 2. Virus rabia 3. Rotavirus 4. Vibrio cholerae 5. Escherichia coli enterotoxigénica 6. Pseudomonas aeruginosa 96  Vacunas Comestibles Funciona como cualquier vacuna. Se desarrolla una planta transgénica con un gen de proteína patógena. La papa, el plátano y el tomate son objetivos. Los humanos comen la planta y el cuerpo produce anticuerpos contra la proteína patógena. Los humanos quedan "inmunizados" contra el patógeno. Ejemplos: 1. Diarrea 2. Hepatitis B 3. Sarampión 97 98