Incrementos relativos de 1940 a 2000 mediante la utilización de programas de mejora (selección) en especies animales y vegetales

SELECCIÓN DE REPRODUCTORES

-Desde hace mucho tiempo utilizada en animales “terrestres” y vegetales; -Incrementos espectaculares:Nº huevos por gallina: 2,6% anual ( de 165 a 235 en 20 años)Lana de oveja: 11% anualLitros de leche en vacuno: 2%relativamente nueva en acuicultura.

Agua dulce

marinos

Mazorca de maíz primitivo (2000 a.C.) «Cueva de los murciélagos» de Méjico en comparación con una de maíz híbrido obtenido por mejora genética (Mangelsdorf. 1950. Scientific American)

-Selección asistida por marcadores moleculares-Manipulación cromosómica

-Biotecnología

Un transgénico (u Organismo Modificado Genéticamente, OMG): organismo al que se le incluye en su genoma gene/s de su misma u otra especie

Los genes deben llevar su propio promotor para garantizar su expresión y el lugar específico de ella.

Para conocer que células han sido modificadas (transformadas) se suele agregar un gen  marcador selectivo. (GPF-geen fluorescence protein- resistencia a antibióticos,..)

DISEÑO DE GENES PARA LA TRANSFERENCIA (PLÁSMIDOS VECTORES)

Planta de tabaco con el GFP

Factor IX (hemofilia BHumano)

Promotor de la b-lactoglobin de oveja( expresión

en glándula mamaria)

MÉTODOS

Modificación de células madreClonación

MICRO INYECCIÓNInyectar un huevo fertilizado (esperma)con moléculas del ADN vector

óvulo

Inyección delvector

Individuo “heterocigoto”.Por cruzamientos se obtendrán homocigotos transgénicos

cubrir pequeñas partículas de tungsteno (1 micrón) con el plásmido

plásmido micropartículas

percutorCartucho de polvora

Proyec til

válvula

Micropartículas

Callos, células hembriones,…

TRANSFORMACIÓN POR ACELERADOR DE PARTÍCULAS (Bombardeo-Gene Gun)

Disparar las partículassobre los tejidos.

Introducción en un embrión en desarrollo

Nacimiento de quimeras.

cruzamientos

No transgénico

UTILIZACIÓN DE CÉLULAS MADRE

Modificación de células madre

100% transgénico

UTILIZACIÓN DE LA CLONACIÓN

descendiente100% transgénico

Células modificadas

Introducción del núcleo de las células modificadas en un óvulo anucleoado

Estimulación “in vitro” del desarrollo del óvulo

implantación en madre

ADN T

Genes vir

Se infectan hojas con la bacteria

Se fragmenta la hoja y se transfiera a placas de cultivo

Medio de cultivo con hormonas del crecimiento y kanamicina

Gen Bt

Gen Kan-RGen Bt

terminadores

Ti recombinante

Plásmido Ti

sin T-DNA

Plantas en crecimiento portadoras de los genes Bt y Kan-R

PLASMIDO RI (Agrobacterium ryzobium) produce multiples raices

País CultivoUSA Soja, maiz,algodón,canolaArgentina Soja maiz,algodónCanada soja, maiz,canolaChina algodónSudafri maiz,algodónAustrali algodónMexico algodónBulgaria maizRumaniasoja, patataEspaña maizAlemania maizFrancia maizUruguay maiz

ESPECIES VEGETALES TRANSGÉNICAS

-resistencia a plagas de insectos-resistencia a herbicidas-fijación N en no leguminosas-aumento valor nutritivo-maduración controlada

ALGUNOS TIPOS DE PLANTAS TRANSGENICAS COMERCIALIZADAS

RESISTENCIA (Bt) A INSECTOSOrigen Genes Tóxico paraBacillus Cry(A)a,b y c, Cry1B y D, CryA1C Ledidópterosthuringiensis. CryII, CryV Lepidópteros y coleopteros

CryIII Coleoóteros CryIV Dípteros

Efectos de la infestación por insectos en copos de algodón Bt (derecha) y no Bt (izquierda). Fuente: USDA

Maíz híbrido Bt (izquierda) y un híbrido sensible al barrenador europeo del maíz (derecha). (Monsanto)

Patatas y tomates transgenicos (Bt)

SS SS SS RS SS SS

SS SSSS RS SS SS

SS SSSS RS SS SS

Susceptibilidad y ResistenciaLa mayoría de las larvas son homocigotas para el gen de la sensibilidad (SS) y no se desarrollaran en maiz transgénico. Sin embargo un % de ellas serán heterocigotas (RS) para el gen de la resistencia e infectarán y se desarrollarán en el maiz transgénico

RSRS

RS SS RR

Maiz Bt sin “refugio”

RS

SS SS SS

SS SS RS

SS SS

SS SS SS

RS

RS

SS

Cruzamiento más probable de RS

RS SS

SSRS

No RRs

Maiz Bt Maiz no-Bt (Refugio)

Tolerancia a GlifosatoObjetivo: Transformar plantas sensibles en

altamente tolerantes, para su aplicación directa

5-enolpiruvil-sikimato-3fosfato sintetasa

Glifosato (Roud up) Tabaco, algodónGlifosinato (Basta) Maíz, Soja

-plantas con gen ESPS mutante que produce enzima herbicida resistente

Otras posibilidades:-introducir gen capaz de degradar herbicida (fosfonotricina acteil transferasa (gen bar de Striptomyces hygroscopicus) inhibe acción de glufosinato que a su vez inhibe síntesis de glutamina)

-amplificar expresión del gen normal.

TOLERANCIA A HERBICIDAS

ALGUNOS TIPOS DE PLANTAS TRANSGENICAS COMERCIALIZADAS

TOLERANCIA A HERBICIDASOrigen Genes Tolerancia a Agrobacterium sp cepa CP4 CP4 EPSPS glifosatoStreptomyces hygroscopius Bar PPT (Phosphinothricin)

Bt + HERBICIDAS

soja infestada por malezas (izquierda) y soja Roundup Ready® (Monsanto)

RESISTENCIA A LAS HELADAS Proteína codificada por pez antártico Zoarces americanus que impide congelación de su plasma

La maduración del tomate se produce por un proceso en el que se genera etileno y, en respuesta, se produce una enzima (poligalacturonasa) que es la responsable del ablandamiento progresivo de la piel del tomate. La empresa Calgene han producido un tomate patentado, FlavrSavr™,en el que se ha introducido un gen que codifica una copia antisentido de esta enzima, así reducen en un 90% su acción, ya que el efecto de la copia antisentido es anularla:

otra alternativa: inhibir la producción de etileno, por lo que la enzima no se sintetizará como reacción al etileno. Esto permite poder decidir cuándo queremos que maduren los tomates, suministrándoles etileno externamente.

Se produce una unión llave-cerradura entre la enzima y su copia antisentido, inutilizando ambas,

ArbolesAlamo, eucalipto, abeto, frutales-resistencia insectos-resistencia herbicidas-menos lignina

!!!!Tabaco sin nicotina!!!!!

Resistencia a enfermedades calidad de las uvas para vino y de mesa

Te y café-Maduración simultánea de los granos -!!descafeinados!! en forma natural

                                                                      

Variedades transgénicas de petunia con modificaciones en el color y la distribución de la pigmentación en las flores (Jorgensen, 1955. Science, 268)

TRANSGÉNICOS: la otra forma de mejorar

fecundación

Introducción del ADN foráneo

opAFP GHcDNA opAFP3’

Elección de mosaicos en línea germinal

Salmón patentado “Adquadventage” h. crecimiento+ p. anticongelante

Especie Gen introducido Efecto deseado y comentarios País

S.AtlánticoAFP AFP Salmón GH

Tolerancia a bajas temperaturas Crecimiento potenciado y eficiencia en función del alimento

USA, Canadá

Salmón plateado (Coho)

GH + AFP de salmón real

Después de 1 año, aumento del crecimiento de entre 10 y 30 veces

Canadá

Tilapia AFP Salmón GHCrecimiento potenciado y eficiencia en función del alimento; herencia estable

Canadá, U.K.

Tilapia GH de tilapia +Crecimiento y herencia estable Cuba

Salmónlisosoma arco iris y gen pleurocidina de lenguado

Resistencia a enfermedades, aún en etapa de desarrollo

USA, Canadá

Róbalo listado (Striped Bass)

Genes provenientes de insectos

Resistencia a las enfermedades, primeras etapas de investigación

USA

Siluro o Coto punteado

GHPotenciación del crecimiento del 33% en condiciones de cría piscícola

USA

Carpa GH de salmón y humanos

Potenciación del crecimiento del 150% en condiciones de cría piscícola; mayor resistencia a las enfermedades; tolerancia a bajos niveles de oxígeno

China, USA

Oreja de mar GH de salmón plateado + varios promotores

Crecimiento potenciado USA

OstrasGH de salmón plateado + varios promotores

Crecimiento potenciado USA