El descubrimiento de técnicas de recombinación de ADN de plantas

El descubrimiento de técnicas de recombinación de ADN de plantas provocó el desarrollo de una amplia gama de cultivos genéticamente modificados. Los transgénicos fueron la primera generación de plantas modificadas; Sin embargo, las secciones fueron rápidamente cuestionadas debido a la combinación artificial de ADN entre diferentes especies. Como resultado, la segunda generación de plantas modificadas conocidas como cultivos cisgénicos y / o intragénicos surgió como una alternativa a la ingeniería genética de plantas. El desarrollo de cultivos cısgénicos y / o intragénicos establece la combinación de ADN de la propia planta o de especies relacionadas evitando la introducción de material extranjero, tales como marcadores de selección y / o genes informadores. Hoy en día se ha conseguido modificaciones genéticas y / o intragénicas exitosas en cultivos tales como papa y manzana. El presente estudio muestra la posibilidad de alcanzar un enfoque similar en plantas de maíz. Esta investigación se enfocó en lograr la expresión intragenicoverde de la proteína Rubisco activase (Rca) de maíz. Los resultados se compararon con cambios en la expresión de la misma proteína, en plantas de maíz cultivadas después de 23 ciclos de selección convencional y plantación en campo abierto. La evidencia experimental muestra que la modificación intragénica del maíz es posible para aumentar la expresión génica específica, preservando el genoma de la planta libre de ADN extraño y logrando mayores ahorros en el tiempo y la mano de obra del hombre para la mejora de los cultivos.

Introducción La ingeniería genética indujo el desarrollo de muchas plantas transgénicas; Sin embargo, este método originalmente prometedor para mejorar los cultivos ha sido controvertido ya que las plantas transgénicas contienen secuencias de nucleótidos de especies que son sexualmente incompatibles en la naturaleza (Ryffel, 2014). La aplicación generalizada de técnicas transgénicas en plantas comestibles suscitó preocupaciones públicas sobre la salud (Domingo, 2016, Kamthan et al., 2016), aunque no existe evidencia científica de que los cultivos genéticamente modificados perjudiquen la salud humana (Fahlgren et al., 2016). Sin embargo, su uso sigue siendo un tema de debate debido a cuestiones relacionadas con la propiedad intelectual y las cuestiones de bioseguridad relacionadas con la siembra de campos abiertos (Lucht, 2015, Ryffel, 2014, Yaqoob et al., 2016). De Organismos Genéticamente Modificados (OGM) se está desarrollando, conocidos como cultivos cisgenicos y / o intragénicos. Esta metodología, en contraste con los transgénicos, sólo permite combinaciones de secuencias de ADN originadas de la planta original y / o especies naturalmente compatibles (Ricroch y Hénard-Damave, 2015, Rommens, 2004; Schouten et al., 2006).

El término cisgénesis especificó inicialmente el uso de genes enteros, es decir, Reguladoras y codificadoras en una orientación sensorial. Posteriormente, se utilizó el concepto de intragénesis para describir la combinación de genes o fragmentos intergénicos de la misma planta o plantas relacionadas. Sin embargo, aunque cada uno de estos términos establece diferentes especificaciones, ambos enfoques comparten el principio de ausencia de transgenes en el producto final mejorado La mayoría de las plantas cisgénicas y / o intragénicas descritas hasta ahora se han obtenido usando un plásmido de Agrobacterium vpara transferir la unidad deseada de ADN clonado sobre el T-DNA o el P -DNA, -una variación de T-DNA hecha exclusivamente de ADN vegetal (Rommens et al., 2005). Sin embargo, además de la secuencia deseada, se pueden detectar pequeños fragmentos de ADN de la cadena principal del plásmido en algunas líneas de las plantas mejoradas, por lo que estas plantas se consideran no verdaderamente cisgénicas (Vanblaere et al., 2014). En otros casos, la producción de plantas cisgenicas y / o intragénicas se ha logrado bombardeando secuencias de ADN twolinear, una con el gen deseado y otra con un gen marcador de un organismo no vegetal para permitir la recuperación de sucesos de transferencia de ADN exitosos. Posteriormente, los descendientes que heredaron sólo el gen deseado son seleccionados mediante segregación guiada (Romano et al., 2003, Yao et al., 2006). Esta estrategia tiene éxito en plantas de cultivo con ciclos de vida de propagación cortos. En el caso del maíz, este método requeriría un tiempo más largo y dependerá del uso de un sistema de propagación in vitro previamente establecido (Holme et al., 2013). Ha habido pocos estudios de transformación de ADN en líneas de maíz tropical (Assem, 2015), lo que significa que la experimentación de maíz está limitada a unas pocas líneas de maíz modelo que no se utilizan en todo el mundo. Sin embargo, nuestro grupo de investigación ha establecido la proliferación y regeneración de callos embrionarios de maíz de la raza Tuxpe- no, variedad Coste~no (Garrocho-Villegas et al., 2012). Esto es importante porque muchas variedades de maíz de la raza Tuxpeño han sido adaptadas para crecer en diferentes países. En esta investigación, el modelo intragénico fue adaptado para modificar la expresión específica de proteínas en plantas de maíz. Buscamos el principio de ausencia del transgén, no sólo en el producto final, sino también durante el proceso de transformación. En este estudio, las secuencias reguladoras originadas del genoma del maíz fueron utilizadas para lograr la sobreexpresión de la proteína Rubisco activase (Rca) del maíz. Rca es una proteína expresada en el cloroplasto que determina la concentración de CO2 atmosférico en la planta (Hazra et al., 2015). La cinética de Rca ha sido documentada en diferentes estudios, por lo que Rca se ha convertido en el foco de los investigadores con el objetivo de mejorar la capacidad fotossintética de las plantas para aumentar el rendimiento así como la adaptación de las plantas a condiciones climáticas adversas (Sage et al. Salvucciet et al., 2006, Thieulin-Pardo et al., 2015, von Caemmerer et al., 2005, Yamori et al., 2012). En los estudios se analizó el contenido de Rca en el cultivo original y en los cultivares obtenidos a través de ciclos de selección agronómica para producir mayor rendimiento : Z5, Z10, Z15, Z20y Z23. Rca exhibió una expresión cuatro veces superior en Z23 con respecto a Z0 (Moraleset et al., 1999).

En este contexto, los esfuerzos de la presente investigación se orientaron hacia la caracterización molecular de los cambios intragénicos de la expansión del maíz, con el fin de examinar si la respuesta al crecimiento es comparable con los niveles de expresión Rca alcanzados después de la selección convencional y el cultivo de plantas de maíz. Materiales y métodos2.1. Material vegetal Para obtener plantas sobreexpresoras de Rca intragénicas, se utilizaron embriones de maíz inmaduroTuxpe~no de la variedad Coste~no para generar el cultivo de coral (Garrocho-Villegas et al., 2012). Como controles, se utilizaron plantas no modificadas del mismo tipo de maíz. Este material fue proporcionado por el Instituto Forestal de Investigaciones Agropecuarias de Zacatepec México y cultivado in vitro en el Laboratorio de Cultivo de Tejidos Vegetales de la Facultad de Química de la UNAM. Se obtuvieron plantas de maíz con mayor expresión de Rca obtenidas mediante selección agronómica tradicional plantando semillas de Cónico Norte ~ Sin maíz, variedad Zacatecas 58, de los cultivares Z0 y Z23. Las semillas fueron amablemente proporcionadas por el Dr. José Molina Galán del Colegio de Postgraduados, Montecillo, Estado de México (Morales et al., 1999).

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