Flujo genético resistente a herbicidas acceso abierto de soja transgénica a soja convencional y soja silvestre

Kimy col. Appl Biol Chem (2019) 62:54  

https://doi.org/10.1186/s13765-019-0461-1

ARTÍCULO 

Flujo genético resistente a herbicidas 

[pic 1]acceso abierto 

de soja transgénica a soja convencional y soja silvestre

Hye Jin Kim1,2, Do Young Kim1, Ye Seul Moon1, In Soon Pack1, Kee Woong Park2 *, Young Soo Chung3, Young Joong Kim4, Kyong-Hee Nam5 y Chang-Gi Kim1 * 

Resumen

El flujo de genes de cultivos transgénicos a cultivares convencionales o parientes silvestres es una preocupación ambiental y económica importante en muchos países. Corea del Sur es uno de los principales importadores de cultivos transgénicos para alimentos y piensos, aunque aún no se permite el cultivo comercial de cultivos transgénicos en este país. Este estudio evaluó el flujo genético de la soja transgénica resistente al glifosato y glufosinato (Glycine max) a cinco cultivares de soja no transgénica y tres accesiones de soja silvestre (Glycine soja). Los ensayos de campo se llevaron a cabo durante 2 años y se controló el flujo genético hasta una distancia de 10 m de la fuente de polen. Los resultados indicaron que la tasa detectable de flujo genético de la soja transgénica a la convencional varió entre 0 y 0,049% en los ensayos de campo de 2014 y 2015, mientras que no se detectaron híbridos entre las progenies de soja silvestre. La tasa más alta de flujo genético se encontró en las progenies del cultivar Bert, que exhibió el período más largo de sincronización de floración entre el donante de polen y el receptor. Además, las tasas generales de flujo de genes disminuyeron con una mayor distancia de la parcela de soja transgénica. Se observó flujo genético hasta 3 my 8 m de la parcela de soja transgénica en 2014 y 2015, respectivamente. Nuestros resultados pueden ser útiles para desarrollar medidas para prevenir el flujo de genes de la soja transgénica.

Palabras clave: Bioseguridad, Flujo de genes, Glycine max, Glycine soja, Resistencia a herbicidas, Hibridación

Introducción

Las semillas de soja transgénicas disponibles comercialmente son en su mayoría resistentes al glifosato o glufosinato. El glifosato es un herbicida no selectivo de amplio espectro que inhibe la síntesis de aminoácidos aromáticos en las plantas. La expresión

de la enzima EPSPS de lade Agrobacterium cepa CP4(CP4 EPSPS) confiere resistencia al glifosato en las plantas [1]. El glufosinato también es un herbicida no selectivo de amplio espectro que inhibe la glutamina sintetasa. La expresión

del bar gende Streptomyces hygroscopicus puede conferir resistencia al glufosinato en plantas [2].

* Correspondencia: parkkw@cnu.ac.kr; cgkim@kribb.re.kr

1 Centro de Bioevaluación, Instituto de Investigación de Biociencias y Biotecnología de Corea, Cheongju 28116, República de Corea

2 Departamento de Ciencia de Cultivos, Universidad Nacional de Chungnam, Daejeon 34143, República de Corea

La lista completa de información de los autores está disponible al final del artículo

En 2017, lassoja transgénica (En todo el mundoGlycine max áreas de cultivo de(L.) Merr.)alcanzaron 94,1 millones de ha [3]. Aunque el cultivo de cultivos transgénicos aún no está permitido en Corea del Sur, se importan grandes cantidades de cultivos transgénicos para alimentos y piensos; en 2018, Corea del Sur importó 1,0 millón de toneladas de soja transgénica [4]. Además, se han desarrollado varias semillas de soja transgénicas y su rendimiento se ha probado en campos experimentales en Corea del Sur [5-9].

Tanto la soja cultivada como la soja silvestre (Glycine soja Siebold y Zucc.) Pertenecen al subgénero Soja, y esta última se considera progenitora de la primera [10]. La soja se originó en China y el centro de

diversidad se extiende a Corea, Japón y la región del Lejano Oriente de Rusia [11]. Aunque la soja se autofecunda y su polinización ocurre antes de que se abra la flor [12], se ha informado de hibridación interespecífica entre la soja y la soja silvestre [13].

© The Author (s) 2019. Este artículo se distribuye bajo los términos de la Licencia Internacional Creative Commons Attribution 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), que permite el uso, distribución y reproducción sin restricciones en cualquier medio, siempre que dé el crédito apropiado a los autores originales y la fuente, proporcione un enlace a la licencia Creative Commons e indique si se realizaron cambios.

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El flujo genético de cultivo a cultivo es una preocupación económica importante. El flujo de genes de la soja convencional transgénica a la no transgénica se ha estudiado principalmente para determinar la distancia aislada y la tasa de flujo de genes. Los estudios llevados a cabo en Brasil, China y Japón informaron que la tasa de flujo de genes es inferior al 1.0%, y el flujo de genes puede ocurrir hasta 10 m de la fuente de polen transgénico [14-16].

El flujo genético de la soja transgénica a la silvestre es una preocupación ambiental importante para países como Corea, Japón, China y el lejano oriente de Rusia, que son centros de origen y diversidad de la soja [17]. En Japón se investigó el flujo genético de la soja transgénica a la soja silvestre y se informó que la tasa máxima de hibridación natural también era inferior al 1,0% [18, 19].

Recientemente, Lee et al. [20] informó de un estudio de campo sobre el flujo genético de la soja transgénica fortificada con vitamina A a la soja no transgénica en Corea del Sur. Sin embargo, este estudio investigó el flujo genético solo hasta 2,7 m de la fuente de polen. En Corea del Sur no se han informado estudios sobre el flujo genético de la soja transgénica a la soja silvestre en condiciones de campo. El presente estudio se realizó para determinar las tasas de flujo de genes de soja transgénica resistente a glifosato y glufosinato a cinco cultivares comerciales de soja y tres accesiones de soja silvestre en Corea del Sur.

Materiales y métodos Materiales

vegetales

Se desarrolló una línea transgénica (Bert-4-3) de soja (G. max) a partir del cultivar 'Bert' (un control no transgénico), que consta de 5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato sintasa (EPSPS) de la Agrobacterium tumefa ciens cepa CP4 de. Su expresión está bajo el control de la caulifower mosaico virus promotor 35S y NOS Termina tor. La línea transgénica tiene el bar genpara la resistencia al glufosinato como marcador de selección. Por lo tanto, esta soja transgénica es resistente tanto al glifosato como al glu fosinato. Las semillas de esta soja transgénica y Bert fueron proporcionadas por uno de los autores (YS Chung).

Usamos soja silvestre, una línea de control no transgénica y cultivares comerciales de soja como receptores de polen. Se obtuvieron accesiones de árboles (IT236798, IT236816 e IT241179) de semillas de soja silvestre (G. soja) del Centro Nacional de Agrobiodiversidad de Corea del Sur. Semillas de cuatro cultivares comerciales de soja; 'Daepung', 'Daewon', 'Hwangkeum' y 'Taekwang' fueron proporcionados por los Servicios de Extensión e Investigación Agrícola de Chun gcheongbuk-do, Corea del Sur.

Los cultivares Daewon y Daepung se clasifican como madurez del Grupo VI y Hwangkeum y Taekwang se clasifican como madurez del Grupo V [21]. Estos cuatro cultivares tienen hábitos de crecimiento determinados [22]. El cultivar Bert está  

clasificado como Grupo I de madurez en los EE. UU. Y exhibe un hábito de crecimiento indeterminado [23].

Experimentos de campo Los experimentos de

campo se llevaron a cabo durante 2 años en un campo experimental en el Instituto de Investigación de Biociencia y Biotecnología de Corea (KRIBB), Cheongju, Chun gcheongbuk-do, Corea (36 ° 43'N, 127 ° 26'E; elevación, 35 m).

En mayo de 2014, establecimos una parcela de soja transgénica de 10 × 10 m con soja silvestre y cinco parcelas de soja no transgénica de 2 × 10 m con 10 hileras cubiertas con láminas de plástico negro (Fig. 1a). El 17 de abril de 2014, se sembraron semillas de tres accesiones de soja silvestre (IT236798, IT236816 e IT241179) en un invernadero. Se trasplantaron veinte plántulas por accesión después de 4 semanas de crecimiento el 16 de mayo de 2014. El 26 de mayo de 2014 se sembraron semillas de soja transgénica y no transgénica en un invernadero. El 10 de junio de 2014, se140 plántulas de soja transgénica y 40 plántulas por cada cultivar de soja no transgénica  

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