INGENIERÍA GENÉTICA DE PLANTAS

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Veronica Quintana Henríquez
hace 6 años
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1 INGENIERÍA GENÉTICA DE PLANTAS DATOS GENERALES 1. Carácter : Optativo básico 2. Horas totales del curso : Tipo de curso : Teórico-Práctico 4. Sesión : Otoño 5. Créditos : Cuatro 6. Prerrequisitos : Genética Fundamental, Bioquímica General 7. Clave del curso : HOR-625 OBJETIVO DEL CURSO Aplicar los conocimientos teóricos y prácticos acerca de las técnicas de la ingeniería genética que pueden servir para acelerar y potenciar métodos de mejoramiento tradicional de plantas. JUSTIFICACIÓN El banco mundial estima que en los próximos 25 años los países en desarrollo deberían duplicar su producción de alimentos si quieren alimentar a su población. Ni los métodos que emplean ahora, ni la potenciación de la fertilización química y la irrigación serían suficientes para lograr esta meta. Por ello se explora la posibilidad de que la Biotecnología y en particular la Ingeniería Genética de plantas ayude a hacer frente a éste reto, sin olvidar que ha de formar un entramado con los recursos naturales, la cultura, las tradiciones familiares y la economía general de cada país. Las promesas de la Biotecnología Agrícola residen en aumentar la productividad y reducir costos, generar innovaciones y mejoras en los alimentos, y conducir a prácticas agrícolas más ecológicas; contribuir, en suma a la agricultura sostenible, que utiliza los recursos con respeto al medio ambiente y sin hipotecar a las generaciones futuras. Pero además la manipulación genética de plantas tendrá un impacto en otros sectores productivos como la floricultura y la jardinería, la industria química e industria farmacéutica. La punta de lanza y parte más espectacular de esta Biotecnología es la Ingeniería Genética de plantas: la creación de plantas transgénicas a las que hemos introducido establemente ADN foráneo que puede ser no sólo de orígen vegetal, sino de animales o de microorganismos. La Biotecnología Vegetal es más amplia, e incluye otras técnicas,

2 pero todos estos nuevos métodos a su vez sirven para que los programas tradicionales de mejora genética se realicen más racionalmente, con más efectividad y en menor tiempo. FORMA DE EVALUACIÓN La evaluación se hará considerando, los exámenes de reconocimiento, trabajos de revisión bibliográfica, y reportes de prácticas de laboratorio. CONTENIDO TEMÁTICO Teoría: 1. Introducción. Concepto y breve historia de la Biotecnología. Antecedentes y surgimiento de la Ingeniería Genética. Transferencia convencional y no convencional de genes en las plantas. 2. La arquitectura molecular de los genes de plantas y su regulación. Secuencias que participan en la expresión de los genes. Secuencias reguladoras 5. Promotores constitutivos e inducibles. Promotores regulados durante el desarrollo y tejido específicos. Secuencias reguladoras 3. Secuencias de terminación de la transcripción. Influencias exon/intron. Secuencias para dirigir a compartimentos subcelulares. Genes de proteínas de almacenamiento. Genes inducidos por luz. Genes inducidos por estrés. Proteinas nativas y fusión de proteínas. Ingeniería de Proteínas. 3. Las herramientas de la Ingeniería Genética de Plantas. Vehículos moleculares para plantas. La biología de Agrobacterium tumefasciens. Descripción de los plásmidos Ti y Ri. Vectores a partir del plásmido Ti. Vectores cointegrados. Vectores binarios. Recientes progresos con vectores de Agrobacterium. Vectores de origen viral. Transposones eucarióticos. Aislamiento y clonación de genes de plantas. Construcción de genes quiméricos. Clonación de genes quiméricos. Control de la expresión de genes quiméricos. Marcadores para selección genética. Genes reporteros. 4. Tipos de Manipulaciones. Tecnología antisentido. Tecnología del interruptor a distancia (transwitch). Transferencia de cromosomas. Transferencia de microcélulas. 5. Métodos de transformación genética. Agroinfección. Transferencia directa. Electroporación. Microinyección. Transferencia por liposomas. Biobalística.

3 Transformación de células. Transformación de organelos. Transformación de plantas dicotiledóneas. Transformación de plantas monocotiledóneas. 6. Técnicas de cultivo de células y tejidos vegetales. Sistemas de regeneración de plantas. Propagación clonal. Variación somaclonal. Variación gametoclonal. Selección de celulas in vitro y aislamiento de mutantes. Fusión de protoplástos. Síntesis de productos secundarios. 7. Técnicas para evaluar el estado tránsgénico de las plantas transformadas. Selección biológica. Ensayos de actividad enzimática. La reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Hibridación "Southern" y "Northern". Inmunoblot. La técnica Elisa. Prueba de progenie. 8. Entendiendo y controlando la expresión de los transgenes. 9. Algunos caracteres manipulados en plantas. Tolerancia a herbicidas. Resistencia a plagas. Calidad de los productos. Modificaciones útiles para la industria de elaboración. Mejora de las propiedades nutritivas. 10. Expectativas de futuro. Plantas resistentes a hongos y bacterias. Resistencia a sequía, frío y calor. Genes bajo el control de promotores inducibles. Manipulación de los genes de pigmentos, del desarrollo de la flor o de las hojas. Mejora del rendimiento manipulando la respuesta a la luz. Manipulación genética de los microorganismos de la rizosfera y de las plantas, para favorecer la nutrición mineral, sus mecanismos de defensa frente a hongos y nemátodos y quizá lograr nuevas especies fijadoras de nitrógeno. 11. Las plantas como biorreactores. 12. Bioseguridad. 13. Biotecnología agrícola y los países en desarrollo. Prácticas. 1. Purificación de ADN plasmídico de bacterias y ADN genómico, ARN total y proteínas de plantas. 2. Digestión con enzimas de restricción de ADN plamídico y ADN genómico.

4 3. Electroforésis en gel de ADN plasmídico de bacterias y ADN genómico, ARN total y proteínas de plantas. 4. Construcción de moléculas de ADN recombinante. 5. Transformación de bacterias y selección de transformantes. 6. Transformación de células y tejidos vegetales y regeneración de plantas. 7. Evaluación de las plantas transformadas. BIBLIOGRAFÍA Brown TA Gene Cloning. An Introduction. Second Edition. Chapman and Hall. England. 286 p. Chrispeels JM, Sadava ED Plants, Genes and Agriculture. Jones and Bartlett. London. 477 p. Glick RB, Thompson JE Methods in Plant Molecular Biology and Biotechnology. CRC Press. 360 p. Grierson D, Covey SN Plant Molecular Biology. Second. Edition. Blackie. 233p. Shain-dow Kung, Arntzen J Ch Plant Biotechnology. Butterworths. USA. 423 p. Varios Plant-Product and Crop Biotechnology. Special Issue. Elsevier Trends. TIBTECH 13(9): Walden R Genetic Transformation in Plants. Prentice Hall. USA. 138 p.

5 Revistas periódicas: Annual Review of Plant Biochemistry Annual Review of Genetics Annual Review of Microbiology Annual Review of Plant Physiology and Molecular Biology Biotechnology EMBO Journal Journal of Bacteriology Journal of Molecular Biology Molecular an General Genetics Nature Nucleic Acids Research Plant Molecular Biology Plant Molecular Breeding Plant Physiology Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Science Scientific American Trends in Biotechnology (TIBTECH) Transgenic Plants

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