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¿Cómo se modifica genéticamente una planta?

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El proceso de generación de un cultivo transgénico puede dividirse en cuatro etapas: 

1.       Incorporación del gen de interés en una construcción genética adecuada
2.       Introducción de la construcción genética en las células vegetales
3.       Regeneración de la planta completa a partir de las células transformadas
4.       Introgresión de la característica nueva en variedades de alto valor comercial.   



Infografía: La historia del mejoramiento de cultivos




Descargar infografía en .PDF

Aunque el gen de interés puede ser de cualquier origen, siempre deber ir acompañado de elementos que permitan su correcta expresión en la planta hospedadora (esto es, que pueda obtenerse la proteína a partir del gen, y por lo tanto, la característica deseada). Para eso, y por ingeniería genética, se arma una construcción que contiene al gen de interés, rodeado de dos elementos o secuencias: un “promotor”, que asegura el inicio de la expresión, y un “terminador”, que garantiza la terminación correcta del mensaje. Los promotores y terminadores son secuencias muy bien caracterizadas y provienen de genes vegetales (plantas o virus y bacterias que infectan plantas). La construcción a su vez se inserta en una molécula de ADN llamada “vector”, cuya estructura depende del método de transformación elegido. 

Estructura de la construcción genética 

La introducción de la construcción genética se realiza principalmente a través de dos métodos: la transformación mediada por Agrobacterium tumefaciens y el bombardeo con micropartículas o biobalística. Hay otras alternativas, aunque de uso más limitado, como la electroporación, la microinyección directa y el empleo de virus vegetales.
En muchas especies vegetales (especialmente en las dicotiledóneas) es posible introducir genes a través de una bacteria del suelo, llamada Agrobacterium tumefaciens. Cuando esta bacteria infecta a la planta, generalmente en la base del tallo, las células de la planta proliferan como un tumor, denominado “agalla de la corona”. Las células de este tumor pueden crecer en cultivo y se multiplican aún en ausencia de hormonas. Durante la infección la bacteria transfiere un fragmento de su plásmido (llamado plásmido Ti) a las células de la planta. Este fragmento se denomina ADN-T y termina integrándose en algún lugar del cromosoma. Por ingeniería genética se puede insertar un gen de interés en la región T del plásmido Ti. Así, luego de la infección, el nuevo gen será también transferido a la célula vegetal e insertado en el genoma de la planta.
No todas las especies pueden ser transformadas usando A. tumefaciens. Especialmente para las monocotiledóneas se ha desarrollado un método alternativo, denominado “bombardeo con micropartículas”. En este método, se recubren micropartículas de oro o de tungsteno con el ADN, las cuales son aceleradas en un “cañón génico” para adquirir suficiente velocidad y poder penetrar en la célula. 

Figura: ¿cómo se transforma una planta?

Animación: obtención de una planta transgénica con Agrobacterium tumefaciens

Luego de la transformación, las células que recibieron los genes de interés se seleccionan empleando antibióticos o herbicidas en el medio de cultivo (además de los genes de interés, se introducen otros genes, denominados “marcadores de selección” que le confieren resistencia a las células que los llevan, de modo que las que células que no llevan estos genes marcadores, mueren).
  
Gran parte de las células vegetales son totipotentes, quiere decir que una célula de cualquier parte de la planta puede multiplicarse y generar la planta completa. Para eso las células deben crecer en el medio de cultivo adecuado y en presencia de determinadas hormonas y factores vegetales. El resultado es una planta que lleva el gen de interés en cada una de sus células.


Cultivo de células y tejidos vegetales 

El paso siguiente es incorporar el nuevo gen, a través de cruzamientos, en líneas de alto valor comercial (líneas “elite”). De esta manera la nueva variedad tendrá un rendimiento similar al de la línea elite, pero con un rasgo adicional (por ejemplo, resistencia a insectos).

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