Plantas transgénicas

Plantas transgénicas
En un sentido amplio, podría decirse que la Mejora de Plantas se remonta a los tiempos más antiguos
mediante la aplicación intuitiva de procesos de selección. (Ejemplo 1)
Los orígenes de la Genética están íntimamente relacionados con la investigación de los hibridistas
experimentales de plantas. A partir del redescubrimiento de las leyes de Mendel, la aplicación de los
conocimientos genéticos impulsó el desarrollo de la Mejora.
La Mejora Genética de Plantas tiene como fin último obtener los genotipos que produzcan los fenotipos que
mejor se adapten a las necesidades del hombre en unas circunstancias determinadas. Aspectos parciales de ese
objetivo final son:
Aumentar el rendimiento:
• Mejora de productividad, aumentando la capacidad productiva potencial de los individuos.
• Mejora de resistencia, obteniendo genotipos resistentes a plagas, enfermedades y condiciones
ambientales adversas.
• Mejora de características agronómicas, obteniendo nuevos genotipos que se adaptan mejor a las
exigencias y aplicación de la mecanización de la agricultura.
Aumentar la calidad:
• Mejora de calidad, atendiendo, por ejemplo, al valor nutritivo de los productos vegetales obtenidos.
• Extender el área de explotación, adaptando las variedades de las especies ya cultivadas a nuevas
zonas geográficas con características climáticas o edafológicas extremas.
• Domesticar nuevas especies, transformando a especies silvestres en cultivadas con utilidad y
rentabilidad para el hombre.
Los métodos convencionales de la Mejora han sido los cruzamientos y la selección complementados en
ocasiones con técnicas citogenéticas y de mutagénesis artificial. Sin embargo, mediada la década de los
ochenta se inició la aplicación de la ingeniería genética molecular en la Mejora mediante la utilización de
plantas transgénicas.
La ingeniería genética molecular ha sido considerada como una poderosa herramienta adicional para la
agricultura, ya que en 1983 se demostró por primera vez que era posible transferir un gen extraño al
cromosoma de las células vegetales de plantas intactas, siendo así plantas transgénicas, por que se les
introdujo un nuevo gen que constituye parte de su genoma. Este nuevo gen les confiere una característica que
antes no poseían, la que puede ser transmitida a las generaciones siguientes.
Esta técnica se ha refinado y constantemente se perfecciona, para permitir trabajar en distintos grupos y lograr
una transformación más estable. Es posible hoy introducir en una planta genes provenientes no sólo de otras
plantas, sino de cualquier otro organismo, virus, bacteria, animal o levadura.
Transformación vegetal
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Una técnica para la transformación de una planta debe permitir la creación de organismos que incorporen y
expresen una secuencia extraña de ADN dentro de su genoma. Más específicamente, el sistema de
transformación deberá permitir:
• Introducción de la(s) secuencia(s) e integración estable al genoma.
• Selección eficiente de las células transformadas.
• Regeneración completa de plantas que expresen los genes deseados.
Actualmente se utilizan métodos de transformación con un sistema de introducción de ADN por vectores
biológicos, principalmente Agrobacterium tumefaciens, o directamente, por bombardeo con partículas, ya sea
por microinyección, electroporación o mediada por glicol polietilénico (PEG).
• Transformación por Agrobacterium.
Agrobacterium tumefaciens es una bacteria presente en el suelo que causa la enfermedad conocida como
agalla, caracterizada por el crecimiento de tumores en los tejidos vegetales. Agrobacterium tumefaciens es el
único organismo natural capaz de transformar genéticamente una célula vegetal, utilizando un sistema para la
trasferencia e integración de genes altamente evolucionado. Se sabe que los crecimientos tumorosos son el
resultado de la integración estable en el genoma vegetal de un segmento de ADN, denominado ADN−T (ADN
transferido), proveniente de un plásmido, el plásmido Ti (tumor−inducing), el cual está presente en un
pequeño porcentaje de las poblaciones naturales de A. tumefaciens.
El ADN−T está delimitado por repeticiones directas de 25 pares de bases, y cualquier ADN entre estos bordes
será transferido al ADN de la célula vegetal. Este ADN puede integrarse en diferentes lugares en el
cromosoma vegetal y cuando se usa con fines prácticos para lograr la transformación arbitraria de una planta,
es deseable que esta integración sea de un bajo número de copias. El ADN−T contiene genes que codifican
para las hormonas vegetales auxina y citocinina, reguladores de crecimiento responsables del fenotipo
tumoroso, y para metabolitos conocidos como opinas, los cuales son usados por Agrobacterium como fuente
de carbono y nitrógeno. Para lograr esta transcripción, el ADN−T contiene secuencias eucarióticas de control
como las cajas TATA y CAAT y señalas vegetales de poliadenilación.
La transferencia del ADN−T al ADN vegetal está mediada por una región grande del plásmido Ti conocida
como el locus vir (por virulencia). La proteína virA detecta los compuestos fenólicos secretados por las células
heridas y provoca la fosforilación de la proteína virG, la cual a su vez provoca una cascada de transcripción de
las demás proteínas vir, que se encargan, a través de un proceso aún no completamente caracterizado, de la
transferencia e integración del ADN−T. (Ver imagen A)
Imagen A
• Transformación por bombardeo con partículas.
El ADN se introduce en protoplastos (células desprovistas de la pared celulósica por medios enzimáticos o
químicos) utilizando el polietilenglicol o la electroporación. También se puede introducir el ADN en las
células por bombardeo con microproyectiles (biobalística).
La biobalística es una técnica basada en principios físicos que permite literalmente disparar genes a las
plantas. Para ello, el ácido nucleico que codifica los genes de interés se deposita en minúsculas partículas de
oro u tungsteno, las que posteriormente son impulsadas por una fuerte columna de un gas (generalmente
helio), hasta impactar los tejidos blanco de la especie a transformar. De esta manera, al penetrar las
micropartículas la célula blanco, estas alcanzan el núcleo y depositan el ADN que portan transformando la
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célula con un nuevo gen.
Las ventajas del bombardeo de partículas, además de la sencillez y velocidad comparativas del proceso,
podemos mencionar que se ha logrado introducir hasta 12 plásmidos separados y 600 kilobases de ADN.
Algunos problemas asociados con la biolística como método para la transformación vegetal, incluyen la
frecuente integración de múltiples copias de los transgenes y la dificultad de superar la etapa de expresión
transiente y lograr integración estable. (Ver imagen B)
Ambos procedimientos de transformación Agrobacterium o biobalística se realizan sobre pequeñas secciones
de plantas, que luego de transformadas deben ser regeneradas a plantas completas en un medio cultivo
apropiado.
Aplicaciones.
La utilidad que las plantas transgénicas tienen está dada por el producto del gen transferido que codifican. Es
decir, si una planta expresa una proteína que degrada o metaboliza un herbicida, ésta será resistente a él. Del
mismo modo si una planta expresa una enzima que antes no tenía, cobra importancia por el nuevo metabolito
que produce. Inicialmente las plantas transgénicas producidas han apuntado a conferir resistencia a insecto,
virus, bacterias y hongos, todos patógenos determinantes de la productividad de la planta. Igualmente, la
tolerancia a herbicidas y el retraso en la maduración de frutos, son otros caracteres que también ya se han
modificado en las plantas.
Ejemplos de genes utilizados y carácter conferido en plantas transgénicas.
Tipo de gen utilizado en transgénesis
Toxina de Bacillus thuringensis
Proteína de la cubierta viral
Quitinasas, glucanasas de plantas y otros organismos.
Lisozima humana y de cerdo. Otros péptidos
bactericidas.
Genes cuyos productos afectan la biosíntesis de
aminoácidos, o la fotosíntesis.
Genes cuyos productos afectan a la biosíntesis.
Carácter que confiere a la planta
Resistencia a insectos.
Resistencia a virus.
Resistencia a hongos.
Resistencia de bacterias.
Resistencia de herbicidas.
Retraso maduración de frutos del etileno, o la
formación de pared celular.
Manipulación genética de flores:
• Pigmentación de flores.
Continuamente se están desarrollando nuevas variedades de flores con vistosos colores. El mejoramiento
genético convencional, aunque ha permitido generar centenas de flores de diferentes formas y colores, en
general, no permite que se puedan cruzar plantas de distintas especies.
Ejemplo.
• Sexo de plantas.
Las flores representan la estructura que produce y contiene los gametos responsables de la reproducción
sexual de las plantas. Por ello, la manipulación genética de las estructuras reproductivas de las flores permiten
determinar el sexo de las plantas. Actualmente, se conocen numerosos genes responsables del desarrollo de
estructuras masculinas, femeninas, de pétalos y sépalos de la flor.
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Ejemplos.
Modificación genética del contenido nutricional de plantas.
• Polisacáridos.
Las plantas son una de las fuentes más importantes de polisacáridos en la naturaleza. Ellas producen el
almidón, para promover el crecimiento del próximo año o para la nueva planta en desarrollo. Otro
polisacárido que las plantas producen es la celulosa, la que cumple una función estructural de sostén de los
tejidos, y que constituye uno de los principales componentes de la madera en plantas leñosas.
Ejemplo.
Modificación del gusto y apariencia de alimentos.
• Dulzor de frutos.
Para la industria alimenticia es una ventaja que ciertos alimentos puedan ser intrínsecamente más apetitosos.
A partir del fruto de una planta africana (Dioscorephyllum cumminsii) se identificó la proteína Monelina, que
es aproximadamente 100.000 veces más dulce que la sacarosa (azúcar).
Se postuló la Monelina como posible sustituto de la sacarosa.
Ejemplo.
Plantas como biorreactores.
Las plantas crecen fácilmente y pueden generar gran cantidad de biomasa en corto tiempo. Basándose en esa
característica se está evaluando el uso de plantas transgénicas para la producción comercial de proteínas y
diversas sustancias químicas.
Ejemplo.
En el ámbito nacional e internacional existen detractores del uso o consumo de plantas transgénicas,
principalmente lideradas por organizaciones de gubernamentales y grupos ecologistas. Las razones que ellos
aducen se basan en que las plantas transgénicas implican un potencial o real riesgo para la salud y el ambiente.
Las evidencias científicas que apoyan esos postulados no son muchos, no obstante, es importante y válido
señalar cuáles son estas razones y sus supuestos científicos. En general, son tres los argumentos de mayor
controversia y reticencia al respecto.
• Daño a la salud:
Son dos las evidencias rescatables que sustentan esta postura:
• En un trabajo cuyo objetivo era incrementar el valor nutricional en el poroto de soya, se utilizó el gen de
una proteína rica en metionina obtenida de la nuez de Brazil, para producir soya transgénica. Los resultados
mostraron que las plantas transgénicas producidas tenían la capacidad de inducir alergia al ser humano y
por ello éstas no fueron liberadas.
• Pusztai y su grupo evaluaron plantas transgénicas de papas que expresaban una lectina (un tipo de proteína)
en ratón. Al alimentar los ratones con las papas, concluyeron que estas indujeron daño en el tracto digestivo
y alteraciones en el sistema inmune de los ratones.
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Cabe destacar que estos son experimentos que no necesariamente deban practicarse en personas, y menos si
estos causan algún daño en ellos.
• Pérdida de la biodiversidad.
Fuerte crítica hacen los ambientalistas a la capacidad que podrían tener las plantas transgénicas de remplazar
la flora nativa. Su temor se basa en la observación demostrada de que el polen puede ser diseminado por
insectos o el viento sobre 60 metros de una plantación. Este hecho deja abierta la posibilidad que polen
transgénico pueda polinizar una planta no transgénica y transmitirle su gen sin control. De este modo, se
podrían crear super maleza resistente a herbicidas, si el polen portara por ejemplo genes de resistencia a ellos.
No obstante, cabe destacar que las plantas transgénicas tiene la misma capacidad de transmitir mediante el
polen un gen a su descendencia que una planta no transgénica.
El polen transgénico en ningún caso polinizará plantas de cualquier especie.
Implicancias para Chile de la liberación de plantas transgénicas.
El reciente acuerdo internacional sobre Bioseguridad, conocido como Protocolo de Cartagena será la instancia
que velará por el movimiento de organismos transgénicos. Este protocolo que debe ser ratificado en Chile por
el congreso, regulará el movimiento transfonterizo de organismos vivos transgénicos, como también de
aquellos procesados destinados a alimentación o forraje. Según este protocolo, se deberá pedir autorización al
país importador, para que un organismo modificado pueda ingresar a su territorio. Por lo que ya se ha
reflejado en una disminución de la superficie de cultivos transgénicos principalmente en países del hemisferio
norte, y también en una disminución de los recursos destinados a investigación y desarrollo de la
biotecnología vegetal en la comunidad Europea.
Países del continente americano y asiático en que su legislación les permite la comercialización de productos
transgénicos, los siguen utilizando aunque en menor superficie cultivada.
El parlamento europeo aprobó el cultivo de alimentos transgénicos, siguiendo las directivas del Protocolo de
Cartagena.
India y China han adoptado una tendencia mucho más liberal que Europa al respecto.
Siendo Chile el principal exportador de fruta del hemisferio sur, el sector frutícola es otra área altamente
sensible a la liberación de plantas transgénicas. La fruticultura chilena destinada a exportación, se basa en
producir en contra estación. Ello nos permite exportar en época en que en el hemisferio norte no hay
producción de fruta fresca. La manipulación genética de las plantas y de la fruta, permitiéndoles retrasar
significativamente su período de maduración, y además tolerar períodos más largos de almacenamiento a
bajas temperaturas, desde luego que podría afectar las exportaciones frutícolas del país, si se permite en el
futuro que se comercialice fruta transgénica.
Conclusión.
Los biólogos moleculares cuentan hoy con una serie de métodos y sistemas experimentales, sencillos y
baratos, que apenas han empezado a producir conocimientos.
La transformación vegetal está todavía en su infancia. Si bien la metodología ha avanzado mucho en el
sentido de lograr la transformación estable de cada vez más especies, los mecanismos moleculares detrás de la
integración y expresión de genes extraños en el genoma vegetal siguen siendo prácticamente desconocidos.
Toda tecnología implica riesgos y efectos colaterales, y estos se multiplican cuando la tecnología es usada a
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gran escala. La definición y la percepción de este riesgo, sin embargo, pueden variar según la conciencia, los
valores y las motivaciones de cada individuo. Es por esto, que no debemos ignorar los aspectos éticos que
percuten estos temas en la sociedad, ya que como para muchos científicos estos adelantos son para la mejora y
bien estar de la humanidad, para muchos otros puede ser una forma de alterar nuestro ecosistema.
A mi parecer personal, pienso que técnicas como las que se aplican en organismos transgénicos,
especialmente plantas, son a beneficio de todos nosotros, ya que como se ha podido observar a lo largo de este
informe, las técnicas que usa la ingeniería genética son sólo para mejorar nuestra calidad de vida, ya sea
mejorando nuestros recurso alimenticios, o bien, buscándoles un sentido útil a estos nuevos conocimientos.
Bibliografía.
Plantas transgénicas: Una realidad del siglo 21, articulo publicado por la Facultad de Ciencias Biológicas.
Pontificia Universidad Católica de Chile.
http://www.amc.unam.mx/Noticias/transgenicos.html
http://mir.rodriguez.org/transgenic.htm
http://www.udec.cl/~jhuenuma/plantas.htm
http://cerezo.pntic.mec.es/~jlacaden/Ptransg0.html
Introducción.
Los alimentos modificados genéticamente son una realidad que se han introducido en nuestra vida sin darnos
cuenta.
Mediante la ingeniería genética han podido modificarse las características de gran cantidad de plantas para
hacerlas más útiles al hombre, son las llamadas plantas transgénicas, de las cuales nos informará este trabajo.
En el informe veremos las distintas técnicas de modificación genética que se ocupan para crear plantas
transgénicas, también su aplicación y aceptación en el mundo y en nuestro país.
Este trabajo pretende poner en conocimiento del que lo lea una serie de información, y así el interesado pueda
tener su opinión sobre este tema, ya que es un tema que no sólo requiere de un aceptamiento científico, sino
también una aceptación ética debido a la manipulación de material genético que se aplica en seres vivos, en
este caso, las plantas.
¿Alguna vez imaginaste que al transferir un gen extraño al genoma de un fruto, este pudiese tomar un mejor
sabor u apariencia?.
El descubrimiento hecho en la «Cueva de los murciélagos» de Méjico donde se encontraron restos de
mazorcas de maíz correspondientes a estratos geológicos sucesivos que mostraban un aumento gradual de
tamaño correlativo con la sucesión cronológica. Estos hechos indican sin duda alguna que el hombre del
Neolítico, haciendo uso de su inteligencia racional, aplicaba ya un proceso de selección en el maíz que
cultivaba.
(Ejemplo 1)
Los científicos han aprovechado la capacidad de esta bacteria de transferir genes y han modificado el
Agrobacterium permitiendo que estas cepas de laboratorio ahora no induzcan la información de tumores sino
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que sólo transmitan genes de interés agrícola, no patogénicos a la planta.
Biobalística
Es impulsada para alcanzar el núcleo de la célula blanco y depositar el ADN en la planta.
Partícula de oro que contiene el ácido nucleico que codifica los genes de interés.
Imagen B
Los fitomejoradores no han podido generar claveles negro o rosas azules, pero sin embargo, mediante
ingeniería genética se ha podido modificar el color de las flores al afectar la biosíntesis de antocianinas,
pigmentos que le dan el color.
Actualmente, tulipanes, rosas, crisantemos y claveles se están transformando para modificar sus colores.
La posibilidad que actualmente existe de manipular el sexo para muchas plantas, permitirá a futuro controlar
más eficientemente los eventos de polinización entre plantas.
Podría también afectar positivamente la producción de fruta y de semillas, sabiendo con antelación cuáles
serán plantas dadoras o receptoras de polen en una plantación.
Por la relevancia que los polisacáridos tienen en la planta, éstos están siendo foco de exhautivos estudios.
Actualmente, se están desarrollando plantas transgénicas que expresan un polisacárido específico, natural o
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modificado, así como también incremento de su producción en ciertos tejidos.
Se identificó el gen de esta proteína y se produjeron plantas transgénicas de tomate y de lechuga. Resultados
preliminares mostraron alta expresión de Monelina en frutos de tomates y hojas de lechuga, demostrando una
nueva vía para incrementar o modificar el dulzor en frutos y otros alimentos.
En ensayos de pequeña escala, se han utilizado plantas transgénicas para la producción de anticuerpos
monoclonales, fragmentos funcionales de anticuerpos, y de polímeros de polyhidroxibutirato, el que puede ser
utilizado como plástico biodegradable.
Colegio Santa Elena
C.M.T
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