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Generalidades sobre la tecnologia transgenica, ventajas de la tecnologia, como se construye, situación de los OGM en el 2004, investigaciones en Colombia.
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El uso de tecnologías basadas en sistemasde organismos vivos para desarrollar
procesos y productos comerciales
El uso de tecnologías basadas en sistemasde organismos vivos para desarrollar
procesos y productos comerciales
EjemplosEjemplos
ADN RECOMBINANTE
TRANSFERENCIA DE GENES
El uso de tecnologías basadas en sistemasde organismos vivos para desarrollar
procesos y productos comerciales
El uso de tecnologías basadas en sistemasde organismos vivos para desarrollar
procesos y productos comerciales
EjemplosEjemplos
CULTIVO DE CELULASY TEJIDOS
REGENERACIÓN DEPLANTAS
BIOLOGÍA MOLECULAR
BIOLOGIA CELULAR
INMUNOLOGIA
BIOQUIMICA
MEDICINA
INDUSTRIAL
AGRICOLA
SECTOR AMBIENTAL
EN EL MEJORAMIENTO CLÁSICO
Acelera el desarrollo de productos mejorados
Sistemas de Inmersión. Temporal
Volúmenes con alta estabilidad
Fenotipos mejorados
Transformación genética
Plantas libres de enfermedades
Dignóstico
Termoterapia - Quimioterapia
Saneamiento de variedades
Cultivo de meristemosCultivo de meristemos
DignósticoDignóstico
Termoterapia - QuimioterapiaTermoterapia - Quimioterapia
Saneamiento de variedadesSaneamiento de variedades
Microscopia electrócnicaMicroscopia electrócnica
ElisaElisa
ElectroforesisElectroforesis
Conservación in vitro
Crioconservación de germoplasma
Variantes genéticas sobreproductoras
Producción de biomasa en gran escala
CONSIDERABLE AHORRO DE ESPACIO
CONSIDERABLE AHORRO DE ESPACIO
ACORTAMIENTO DELCICLO DE MEJORA
ACORTAMIENTO DELCICLO DE MEJORA
EVITA LA COMPETENCIACON OTROS
MICROORGANISMOS
EVITA LA COMPETENCIACON OTROS
MICROORGANISMOS
PRODUCCION DEMICROTUBERCULOS
PRODUCCION DEMICROTUBERCULOS
En cualquier época del año
Almacenamiento en pequeños espacios
Semilla Certificada
Siembras escalonadas en producción
ACEPTACION DEL PRODUCTO?ACEPTACION DEL PRODUCTO?
DESINFORMACIÓN...DESINFORMACIÓN...
Son plantas a las que se le han insertado en su material genético uno o más genes de
una planta u organismo diferente, o un gen (o genes) que han sido alterado(s) o genes
especialmente ensamblado(s).
La información genética está almacenada en el ADN
OGM
GM
TRANSGÉNICOS
PRODUCTOSBIOTECNOLÓGICOS
RASGOS GENES
Resistencia a los hongos. -Gen de la glucanasa.-Gen de la quitinasa-Gen de la osmitina
Resistencia a las bacterias. -Gen de la cecropina.-Gen lisozima
Resistencia a los insectos. -Genes de la toxina Bt. Cry III para la resistencia a coleópteros. Cry I para la resistencia a lepidópteros.
Resistencia a herbicidas -Gen para la resistencia al Basta
RASGOS GENES
Resistencia a virus -Genes de la proteína de la cubierta viral.-Genes de la replicasa.-Genes de la proteína de la cubierta viral de versiones modificadas no traducibles.
Resistencia a las tensiones -Gen para conferir tolerancia a la sequía.-Gen para conferir tolerancia al congelamiento.
Alteración del contenido del almidón
-Genes de alto contenido de almidón
Genes anti maltratos -Supresión de la polifenol oxidasa.-Remoción de tirosina
• TomateFlavr Savr®
• Resistencia virus
• Plantas Bt
• MaduracionTardia
Laboratorio Ensayos de Campo Mercado
Secuencia de interés
Células recipientes del genotipo deseado
Colocar el DNA en el núcleo deseado
El DNA se integra y expresa
Distribuir la característica en el germoplasma
El ADN debe ser introducidoen forma de
construccionesgénicas
Vector de Transformación
Vector de Transformación
Enzima de restricción
Sitio 1
Enzima de restricción
Sitio 1
Enzima de restricción
Sitio 1
Enzima de restricción
Sitio 1
Promotor 1Promotor 1
Enzima de restricción
Sitio 1
Enzima de restricción
Sitio 1
Promotor 1Promotor 1
Gen de interésGen de interés
Enzima de restricción
Sitio 1
Enzima de restricción
Sitio 1
Promotor 1Promotor 1
Gen de interésGen de interés
Terminador 1Terminador 1
Enzima de restricción
Sitio 1
Enzima de restricción
Sitio 1
Promotor 1Promotor 1
Gen de interésGen de interés
Terminador 1Terminador 1
Promotor 2Promotor 2
Enzima de restricción
Sitio 1
Enzima de restricción
Sitio 1
Promotor 1Promotor 1
Gen de interésGen de interés
Terminador 1Terminador 1
Promotor 2Promotor 2
Gen marcador
de Selección
Gen marcador
de Selección
Enzima de restricción
Sitio 1
Enzima de restricción
Sitio 1
Promotor 1Promotor 1
Gen de interésGen de interés
Terminador 1Terminador 1
Promotor 2Promotor 2
Gen marcador
de Selección
Gen marcador
de Selección
Terminador 2Terminador 2
Enzima de restricción
Sitio 1
Enzima de restricción
Sitio 1
Promotor 1Promotor 1
Gen de interésGen de interés
Terminador 1Terminador 1
Promotor 2Promotor 2
Gen marcador
de Selección
Gen marcador
de Selección
Terminador 2Terminador 2
Enzima de restricción
Sitio 2
Enzima de restricción
Sitio 2
Enzima de restricción
Sitio 1
Enzima de restricción
Sitio 1
Promotor 1Promotor 1
Gen de interésGen de interés
Terminador 1Terminador 1
Promotor 2Promotor 2
Gen marcador
de Selección
Gen marcador
de Selección
Terminador 2Terminador 2
Enzima de restricción
Sitio 1
Enzima de restricción
Sitio 1
MarcadorBacterial
Seleccionador
MarcadorBacterial
Seleccionador
Enzima de restricción
Sitio 1
Enzima de restricción
Sitio 1
Promotor 1Promotor 1
Gen de interésGen de interés
Terminador 1Terminador 1
Promotor 2Promotor 2
Gen marcador
de Selección
Gen marcador
de Selección
Terminador 2Terminador 2
Enzima de restricción
Sitio 1
Enzima de restricción
Sitio 1
MarcadorBacterial
Seleccionador
MarcadorBacterial
Seleccionador
Origen de replicaciónBacterial
Origen de replicaciónBacterial
Esporas de una bacteria del sueloEsporas de una bacteria del suelo
Bacillus thuringiensis (Bt) – Proteina Cristalina (Cry)Bacillus thuringiensis (Bt) – Proteina Cristalina (Cry)
Intestino del Insecto: Cry libera una toxina, generando poros en la pared intestinal
Intestino del Insecto: Cry libera una toxina, generando poros en la pared intestinal
Secuencia quecodifica la Toxina
No requerida para activar la toxina
Adicionar segmentosAdicionar segmentos
Controlar la expresión del genControlar la expresión del gen
PROMOTOR
Controla cuando, donde y cuanto del producto génico
se produce
Controla cuando, donde y cuanto del producto génico
se produce
Adicionar segmentosAdicionar segmentos
Controlar la expresión del genControlar la expresión del gen
SECUENCIA TERMINADORA
Marca el final del ARNMarca el final del ARN
Adicionar el marcadorAdicionar el marcador
AGENTE DESELECCIÓN
GEN Bt
RESISTENCIA ANTIBIOTICOSRESISTENCIA ANTIBIOTICOS
Kanamicina [neomicina fosfotransferasa]
Higromicina [higromicina fosfotransferasa]
Gentamicina [gentamicina acetiltransferasa]
RESISTENCIA HERBICIDASRESISTENCIA HERBICIDAS
BIALAFOS ( Gen Bar)
SELECCIÓN POSITIVASELECCIÓN POSITIVA
FMI ( Fosfomanosa isomerasa)
RESISTENCIA HERBICIDASRESISTENCIA HERBICIDAS
BIALAFOS ( Gen Bar)
SELECCIÓN POSITIVASELECCIÓN POSITIVA
Aislado de Streptomyces hygroscopicus
Aislado de Streptomyces hygroscopicus
Acetila la fosfinotricina Acetila la fosfinotricina
RESISTENCIA HERBICIDASRESISTENCIA HERBICIDAS
SELECCIÓN POSITIVASELECCIÓN POSITIVA
FMI ( Fosfomanosa isomerasa)
Medios de cultivo con Manosa 6-fosfato
como fuente de C.
Medios de cultivo con Manosa 6-fosfato
como fuente de C.
Para que las célulassobrevivan deben
incorporar esta enzima
Para que las célulassobrevivan deben
incorporar esta enzima
Tejidos de plantas usados para
transformación
CALLOSCALLOS
EMBRIONESINMADUROSEMBRIONESINMADUROS
HOJASHOJAS
Depende de la especie
Métodos de
Transformación
BACTERIAS
AgrobacteriumAgrobacterium tumefaciens tumefaciens
AgrobacteriumAgrobacterium rhizogenesrhizogenes
Inserta parte de su ADN en células vegetales
Inserta parte de su ADN en células vegetales
Plásmido TiPlásmido Ti
Se sustituyen los genes inductores de tumores
por los genes de interés
Se sustituyen los genes inductores de tumores
por los genes de interés
AgrobacteriumAgrobacterium tumefaciens tumefaciens
AgrobacteriumAgrobacterium tumefaciens tumefaciens
Plásmido Ti
Cromosoma Bacteriano
Cromosoma Bacteriano
Genes virGenes vir
ADN - TADN - T
AgrobacteriumAgrobacterium tumefaciens tumefaciens
BIOBALISTICA
Dispositivos que logran acelerar
pequeñas partículas a grandes
velocidades y proyectarlas sobre células.
Introducción forzosa a través de la pared
vegetal
Micropartículas recubiertas de
ADN
BIOBALISTICA
OTROS
ELECTROPORACIÓNELECTROPORACIÓN
MACROINYECCIÓNMACROINYECCIÓN
MICROINYECCIÓNMICROINYECCIÓN
FUSIÓN DE PROTOPLASTOS
FUSIÓN DE PROTOPLASTOS
METODOLOGIASDE EVALUACIÓN
PCRPCR
WESTERN BLOTWESTERN BLOT
ELISAELISA
Callos desoya
Callos : proliferación
masiva de células
Células de trigo en suspension
ALGODONALGODON
MAIZMAIZ
SOYASOYA
Seguridad de productos
Aprobacion de regulación
Etiquetado de productos
Aspectos éticos
Aceptacion del consumidor
CIENTIFICOS
MULTINACIONALE
S
ECOLOGISTA
S
Son plantas a las que se le han insertado en su material genético uno o más genes de
una planta u organismo diferente, o un gen (o genes) que han sido alterado(s) o genes
especialmente ensamblado(s).
La información genética está almacenada en el ADN
OGM
GM
TRANSGÉNICOS
PRODUCTOSBIOTECNOLÓGICOS
RASGOS GENES
Resistencia a los hongos. -Gen de la glucanasa.-Gen de la quitinasa-Gen de la osmitina
Resistencia a las bacterias. -Gen de la cecropina.-Gen lisozima
Resistencia a los insectos. -Genes de la toxina Bt. Cry III para la resistencia a coleópteros. Cry I para la resistencia a lepidópteros.
Resistencia a herbicidas -Gen para la resistencia al Basta
RASGOS GENES
Resistencia a virus -Genes de la proteína de la cubierta viral.-Genes de la replicasa.-Genes de la proteína de la cubierta viral de versiones modificadas no traducibles.
Resistencia a las tensiones -Gen para conferir tolerancia a la sequía.-Gen para conferir tolerancia al congelamiento.
Alteración del contenido del almidón
-Genes de alto contenido de almidón
Genes anti maltratos -Supresión de la polifenol oxidasa.-Remoción de tirosina
• TomateFlavr Savr®
• Resistencia virus
• Plantas Bt
• MaduracionTardia
Laboratorio Ensayos de Campo Mercado
U.S.A.U.S.A.
ArgentinaArgentina
BrasilBrasilChinaParaguay
India
ChinaParaguay
India
Canada.Canada.
2006 -- SUPERFICIE GLOBAL CULTIVADA (102 ’ HA )
25.2 ‘ 25.2 ‘
ha – 13%ha – 13%
I S A A A
Megapaíses biotecnológicos50 mil hectáreas (123,553 acres) en adelante
USAArgentina*Brasil*India*CanadáChina*Paraguay*Suráfrica*Uruguay*Bolivia*Filipinas*AustraliaMexico*España
62.521.015.87.67.63.82.71.80.70.60.40.20.10.1
Menos de 50 mil hectáreas
Chile*Colombia*HondurasBurkina Faso
Repúblioa ChecaRumaniaPortugalAlemania
* Países en vías de desarrollo
9.4%
Crecimiento respecto al 2007
25 países han adoptado los cultivos biotecnológicos
En el 2008, el área global de los cultivos GM fue de 125 millones de hectáreas, un crecimiento de 9.4% respecto al 2007 (equivalente a 10.7 millones de hectáreas)
Fuente: Clive James, 2009.
Situación mundial de los cultivos GM en 2008
154.451.939.018.818.8
9.46.74.41.71.51.00.50.20.2
Millión Hectáreas Millión Acres
PoloniaEslovaquiaEgipto*
Genes de resistencia a la Broca
Con que se cuenta
• Genes de Quitinasas• 1 gen endoquitinasa • 1 gen de quitobiosidasa• Aislado de Streptomyces albidoflavus
OTROS
Hypothenemus hampei (La broca del café)Trichoplusia ni (Falso medidor)
Bemisia argentifolli ( Mosca blanca)Myzus persicae (Pulgon verde de la papa)
Heliothis virescens (Gusano bellotero del algodonero)
Se determino actividad de estos genes en dietas artificiales contra
VIRUS DEL SÍNDROME DE
LA HOJA AMARILLA EN
CAÑA DE
AZÚCAR 40,000X
Transformación genética de caña de
azúcar mediante la técnica de
bombardeo de partículas
CENICAÑA CIAT Univ. de Texas A & M
Convenio CIB - UNALMED
Grupo de Biotecnología VegetalCorporación para Investigaciones Biológicas
CIB
• Mediante ingeniería genética se quiere desarrollar variedades de papa colombianas resistentes al ataque de las polillas.
• La producción de esta papa reduciría las enormes pérdidas de producción y aliviaría el impacto ambiental causado por la acumulación de fungicidas.
DNA de plantas transformadas
Diferencias, resultado de la transformación
Tecia solanivora
Tubérculos afectados
Prueba histoquímica
PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN TERMINADOS
NOMBRE DE LA INVESTIGACION
INVESTIGADOR PRINCIPAL
ENTIDAD (ES) FINANCIERA (S)
Producción de material transformado de Pasiflora edulis para evaluación de la expresión de transgenes en campo
GA Góngora Fondo de apoyo a la Investigación - Pontificia Universidad Javeriana,-2000-2001
Preservación in vitro y caracterización molecular de Passiflora (II Etapa)
GA Góngora Colciencias – Javeriana. 1998 Pontificia Universidad -2000
Evaluación de algunas condiciones para la transformación genética de la curuba de Castilla (Pasiflora mollissima H.B.K. Bailey) usando Agrobacetrium tumefaciens
A Forero Colciencias-Pontificia Universidad Javeriana,-1997-1999
Instituto de BiologíaFacultad de Ciencias Exactas y Naturales
Universidad de Antioquia
-Transformación genética de banano- Transformación genética de Hevea brasiliensis
PROYECTOS EN PREPARACIÓN:
-Transformación genética de Stevia rebaudiana- Transformación genética de Heliconia stricta
Grupo de Ingeniería Genética de Plantas
Departamento de Biología – Facultad de CienciasUniversidad Nacional de Colombia
OBJETIVO GENERAL
• Introducir en el genoma de la papa criolla (Solanum phureja) variedad Yema de Huevo Clon 1, un gen que codifica para un inhibidor de proteasas (mirl 2) derivado del Pomelo que puede inducir resistencia a insectos
Programa de investigación:Programa de investigación:
MEJORAMIENTO GENETICO, MEJORAMIENTO GENETICO, AGRONOMIA Y PRODUCCION AGRONOMIA Y PRODUCCION DE SEMILLAS DE HORTALIZAS DE SEMILLAS DE HORTALIZAS
MEJORAMIENTO GENETICO, MEJORAMIENTO GENETICO, AGRONOMIA Y PRODUCCION AGRONOMIA Y PRODUCCION DE SEMILLAS DE HORTALIZAS DE SEMILLAS DE HORTALIZAS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIAUNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIASEDE PALMIRASEDE PALMIRA
Redondeados Redondeados
Desuniformes Desuniformes
Ojos medianos y profundos Ojos medianos y profundos
Pulpa amarilla oscura Pulpa amarilla oscura
Epidermis delgada Epidermis delgada
Piel lisa de color arena Piel lisa de color arena
40 por planta 40 por planta
Regula la V. de Intercambio gaseoso( o pérdida de agua)
Regula la V. de Intercambio gaseoso( o pérdida de agua)
Protección contra dañosmecánicos
Protección contra dañosmecánicos
MORFOLOGIAMORFOLOGIATUBERCULOTUBERCULO
La transformación genética de Solanum phureja con una construcción
antisentido de la ruta de síntesis de giberelinas alarga la latencia
postcosecha de los tubérculos.
Desarrollar un protocolo para la transformación genética de Solanum
phureja mediante Agrobacterium tumefaciens
Evaluar la expresión de transgénesis en vitroplantas de Solanum phureja
Solanum phureja (Clon 1)
Tallos cultivados x 1-2 meses
(MS) / T. : 20 C. / 18 h
Tallos cultivados x 1-2 meses
(MS) / T. : 20 C. / 18 h
Microtubérculos (Discutible la estabilidad)
Propagación por cortes nodales(MS) / T. : 20 C. / 16 h
x 4 semanas se multiplican
Medio inductor de tubérculos(MS) / T. : 14 C. / sin luz6-8 semanas aparecen
Microtubérculos (Discutible la estabilidad)
Propagación por cortes nodales(MS) / T. : 20 C. / 16 h
x 4 semanas se multiplican
Medio inductor de tubérculos(MS) / T. : 14 C. / sin luz6-8 semanas aparecen
Brotes del tubérculo
IMPACTO ESPERADOIMPACTO ESPERADO
Rebajar los costos en el manejo postcosecha de la papa criolla.
Rebajar los costos en el manejo postcosecha de la papa criolla.
Aumentar la rentabilidad en la multiplicación de semilla de papa criolla certificada.
Aumentar la rentabilidad en la multiplicación de semilla de papa criolla certificada.
Mejorar la calidad para almacenamiento de la papa criolla variedad yema de huevo
Mejorar la calidad para almacenamiento de la papa criolla variedad yema de huevo
Posicionar la papa criolla en los mercados internacionales como un producto exótico de exportación.
Posicionar la papa criolla en los mercados internacionales como un producto exótico de exportación.
El gen constructor utilizado es un ihibidor de la síntesis de GIBERELINAS donado
Por la Dra. Salome Pratt, del Instituto CSIC en Madrid España.
El gen constructor utilizado es un ihibidor de la síntesis de GIBERELINAS donado
Por la Dra. Salome Pratt, del Instituto CSIC en Madrid España.
La cepa de Agrobacterium será la LBA4404 de alta eficiencia.
Donación del Instituto de InvestigacionesGeneticas – Bioplantas - UNICA
La cepa de Agrobacterium será la LBA4404 de alta eficiencia.
Donación del Instituto de InvestigacionesGeneticas – Bioplantas - UNICA
Preparación de los explantes para la transformación genética
Definición de la concentración de agente de selección a utilizar
Preparación de Agrobacterium para la transformación
Desarrollo de un protocolo para la transformación genética de S. phureja mediante
Agrobacterium tumefaciens
Evaluación del efecto de la densidad de Agrobacterium
Evaluación del efecto de co-cultivo
Definición de la concentración de antibiótico para controlar el crecimiento de Agrobacterium
Desarrollo de un protocolo para la transformación genética de S. phureja mediante
Agrobacterium tumefaciens
Comprobación de la transformación por PCR
Desarrollo de un protocolo para la transformación genética de S. phureja mediante
Agrobacterium tumefaciens