4.2.5.1. Plantas transgénicas
Células vegetales.
En los últimos años,
se ha conseguido clonar utilizando plantas superiores como huésped y plásmidos
bacterianos. La bacteria infecciosa
Agrobacterium
tumifaciens, presente en el suelo, produce tumores (denominados agalla de la
corona) en muchas especies de plantas.
La infección de las células normales por esta bacteria las transforma en
células tumorales, y en las plantas dicotiledóneas del tipo de la uva y las plantas
decorativas se desarrollan “tumoraciones en forma de agallas”. Normalmente, el
tumor se localiza cerca de la unión de la raíz con el tallo de la planta. El
tumor se origina debido a que los genes de la bacteria se insertan en el genoma
de las células de la planta. Sólo son patógenas las cepas de A.tumefaciens que
contienen un plásmido conjugativo de gran tamaño, denominado plásmido Ti
Cuando estas
bacterias infectan células vegetales, un segmento del plásmido Ti, conocido
como T-DNA, se transfiere al DNA cromosómico de la célula vegetal huésped. La
región T-DNA contiene genes que codifican la síntesis de hormonas del
crecimiento de la planta (una auxina y una citoquinina) y de un derivado de
aminoácidos denominado “opina”, que son necesarias para el crecimiento de la bacteria
infecciosa. Se pueden insertar genes exógenos en el segmento T-DNA de Ti, y la
bacteria infecciosa puede transferir el Ti alterado a la célula vegetal. El DNA
exógeno se inserta en
el genoma de
la planta cuando
el T-DNA se
integra en el
cromosoma de la
célula huésped. El crecimiento
de esta célula genéticamente alterada puede inducirse
en un medio de cultivo, formando una masa celular denominada callo. Manipulando
el medio de cultivo, puede inducirse la formación de raíces y de brotes en el callo, y que éste se desarrolle eventualmente
como plantas adultas que contengan el gen exógeno. Cuando se identificó la
naturaleza molecular de la “tumoración en forma de agallas”, se hizo evidente
que el plásmido Ti y su T-DNA tenían un gran potencial como vector para la
inserción de DNA recombinante en los cromosomas de plantas. En uno de los primeros
experimentos, se añadió el gen que codifica el alcohol deshidrogenasa de las
levaduras a la región T-DNA del plásmido Ti. La infección subsiguiente de
células de plantas cultivadas condujo a la transferencia del gen de la
levadura. Desde entonces, se han realizado numerosas modificaciones en el plásmido.
Ti con objeto de mejorar sus características como vector. Habitualmente se
añade uno o más genes de resistencia a antibióticos, y se elimina el T-DNA no
esencial, incluidos los genes que codifican el desarrollo del tumor. Se
mantienen los genes necesarios para la infección de la célula vegetal por el
plásmido. También se ha insertado el T-DNA en el plásmido pBR322 de E.coli y en
otros plásmidos para producir vectores de clonación capaces de desplazarse
entre bacterias y plantas. El gen o los genes de interés se empalman en la
región T-DNA entre las repeticiones directas. A continuación, se devuelve el
plásmido a A.tumefaciens, se infectan con la bacteria células en cultivo de la
planta, y se seleccionan los transformantes en función de su resistencia a antibióticos
(u otro rasgo codificado por el T-DNA). Finalmente, se generan plantas
completas a partir de las células del cultivo. Este mecanismo ha permitido
desarrollar diversas plantas resistentes a herbicidas. Por desgracia,
A.tumefaciens no produce la “tumoración en forma de agallas” en plantas
monocotiledóneas del tipo del maíz, el trigo y otros granos; sólo se ha
utilizado para modificar plantas tales como la patata, el tomate, el apio, la
lechuga y la alfalfa. Sin embargo, existen datos.
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e �R� � ilizado la hormona del crecimiento bovina para aumentar la producción de
leche al menos un 10%. Es posible que también puedan mejorarse la resistencia a
la enfermedad y la tolerancia a condiciones ambientales extremas de los
animales de granja. Se ha invertido un esfuerzo considerable en la
transferencia a otras plantas de cultivo de las capacidades fijadoras de
nitrógeno de las bacterias asociadas a las leguminosas. Los principales genes
responsables de este proceso se han clonado y transferido al genoma de las
células de plantas; sin embargo, las células receptoras no han sido
capaces de fijar el nitrógeno. Si se
tuviera éxito en este proyecto, los beneficios potenciales para plantas de
cultivo tales como el maíz serían importantes. No obstante, existe cierta
preocupación en torno al hecho de que las nuevas variedades fijadoras de
nitrógeno pudieran propagarse de forma indiscriminada como malas hierbas o alterar
el ciclo de nitrógeno del suelo.
Los intentos de
conferir a las plantas resistencia a las condiciones ambientales adversas han
tenido más éxito. Por ejemplo, se aislaron de Salmonella los genes responsables
de la detoxificación de los herbicidas basados en el glifosato, y se
introdujeron en células de la planta del tabaco utilizando el plásmido Ti Las
plantas regeneradas a partir de las células recombinantes eran resistentes al
herbicida. También se han desarrollado variedades de algodón y de maíz fértil
transgénico resistentes a los herbicidas. Este hecho tiene una importancia
considerable, ya que numerosas plantas sufren efectos adversos al ser tratadas
con herbicidas. Las plantas de cultivo resistentes no sufrirían ningún efecto derivado
de los agentes químicos empleados para el control de las malas hierbas, y las
cosechas probablemente serían mucho mayores.
Se están explorando
muchas otras aplicaciones en agricultura. Un buen ejemplo lo constituye una
cepa alterada de Pseudomonas syringae que protege a las plantas de los daños por
congelación porque no puede producir la proteína que induce la formación de
cristales de hielo. Se está invirtiendo un gran esfuerzo en la protección de
las plantas frente a plagas sin el uso de pesticidas químicos y se está
estudiando una cepa de Pseudomonas fluorescens que contiene el gen que codifica
la toxina de Bacillus thuringiensis. Esta toxina destruye muchas plagas de
insectos, como la mariposa de la col y el gusano barrenador del maíz. También
se ha desarrollado una variedad de maíz que contiene el gen de la toxina de
B.thuringiensis. Existe un interés considerable por los virus destructores de
insectos, y en particular por los baculovirus. Se ha insertado un gen que
codifica la toxina del escorpión en el virus multicápside de la polihedrosis
nuclear (AcMNPV). Este virus, desarrollado mediante ingeniería genética, mata a
la mariposa de la col con mayor rapidez que el virus normal, y reduce de forma
significativa los daños en el maíz. Finalmente, se están desarrollando cepas de
soja, patata, calabacín, arroz y otras plantas, resistentes frente a virus.
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