ARROZ CON PRO VITAMINAS A Y MAYOR DISPONIBILIDAD DE HIERRO....

El cuerpo humano obtiene vitamina A utilizando sus precursores, los carotenos, presentes en los alimentos. Éstos solamente se encuentran en aquellos frutos de color rojo, amarillo o anaranjado como la zanahoria, pimentón o tomate, pero ausentes en el grano de arroz.

Algunos países en vías de desarrollo consumen arroz como alimento básico y un gran porcentaje de sus niños sufre ceguera o desarrollo mental disminuido debido a la carencia de vitamina A, razón que impulsó a un grupo de investigadores de diferentes instituciones a modificar genéticamente la vía metabólica de la síntesis de carotenos en el grano de arroz. La nueva variedad, el “arroz dorado”, los produce en sus granos.

Esto fue posible insertando en el arroz genes de una planta ornamental, el narciso o junquillo, y de una bacteria, Erwinia uredovora.

La mitad de los casos de anemia en el mundo son producidos por falta de hierro, mineral esencial para la sangre y la producción de glóbulos rojos. El hierro se encuentra en los vegetales verdes (acelga, berro, espinaca) y algunas carnes, pero no en el grano de arroz que, además, posee ácido fítico, sustancia que impide que el cuerpo absorba el hierro.

El mismo equipo que produjo el arroz dorado, también ha modificado genéticamente la síntesis de producción de ácido fítico y obtuvo un arroz que no bloquea la absorción de hierro. Mediante cruzamientos, se incorporarán ambas características, producción de carotenos y alta disponibilidad de hierro, en las variedades cultivadas.

Otras aplicaciones de la ingeniería genética que se están estudiando en la actualidad son las relacionadas con la producción de fármacos, plásticos biodegradables, aceites más saludables y combustibles en plantas.

SOJA RESISTENTE A HERBICIDAS...

Anualmente se esparcen en el ambiente millones de toneladas de herbicidas para proteger los cultivos de las malezas. Estos químicos son específicos para los diferentes tipos de plantas, por lo cual el agricultor utiliza un conjunto de ellos con la consiguiente contaminación de suelos y aguas, además del daño a la fauna benéfica.

El glifosato es un herbicida de acción total, es decir que elimina todas las especies de plantas incluido el cultivo, bloqueando la producción de aminoácidos esenciales. Presenta baja toxicidad para animales y humanos y se degrada rápidamente en el suelo, por lo que es ampliamente utilizado en la agricultura mundial.

El cultivo de soja demanda el uso de una gran cantidad de herbicidas durante todo el ciclo. Sin embargo, con la modificación genética de una enzima de la planta, ésta es capaz de metabolizar el glifosato y sobrevive cuando las malezas mueren, disminuyendo así el número de aplicaciones. Esta tecnología combinada con la siembra directa ha dado muy buenos resultados en varios países productores de la oleaginosa.

Maíz, arroz, remolacha azucarera y canola, entre muchos otros cultivos, han sido modificados genéticamente para tolerar numerosos herbicidas.

TRANSFORMACIÓN GENÉTICA EN PLANTAS....



Para crear una planta transgénica primero debe identificarse y aislarse el gen que produce la característica que se desea incorporar en la misma, luego el gen de interés es clonado en un organismo vector (bacteria) para obtener muchas copias.

El tercer paso de la transformación consiste en diseñar el gen que se va a introducir. Los genes necesitan para expresarse una secuencia promotora y una terminadora, además de la región codificante, la cual lleva las instrucciones para la fabricación de la proteína. Como los promotores son específicos para cada organismo hay que reemplazarlos por otros que se expresen en la planta, como por ejemplo el promotor del virus del mosaico de la coliflor, que se expresa en todos los tejidos del vegetal o el promotor de la fosfoenolpiruvato carboxilasa, que pertenece a una enzima fotosíntetica y sólo se expresa en los tejidos verdes de la misma. También debe incorporarse una secuencia de ADN que permita identificar las células que han sido transformadas. Para ello se utilizan genes de resistencia a antibióticos, herbicidas u otros genes marcadores, que luego se expresarán en el medio adecuado y mostrarán aquellas células que han incorporado exitosamente el transgén.

La última etapa de este proceso es la incorporación del transgén a la planta. Para ello existen diversas metodologías, aunque son solamente dos las más utilizadas: transferencia directa o método de biobalística y transferencia mediada por un vector

TRANSFERENCIA DIRECTA DE GENES:....

Esta metodología fue inventada en la Universidad de Cornell en la década de los 80 y permite la introducción de ADN en células que se hallan en cultivo. Se recubren micropartículas (0,4-0,2 micrómetros de diámetro) de oro o tungsteno con el ADN que se desea introducir en la planta y se disparan con una “pistola” que funciona, generalmente, con gas helio. La incorporación del ADN en las células es al azar y varía con la distancia y la fuerza del disparo.

TRANSFERENCIA DE GENES UTILIZANDO UN VECTOR:

Agrobacterium tumefaciens es una bacteria del suelo que infecta naturalmente a muchas especies vegetales y produce una enfermedad conocida como “agalla de corona”, debido a la proliferación de tejido en el vegetal que simula un tumor. Estudiando el mecanismo de infección de la bacteria se demostró que ésta incorporaba en el genoma vegetal una porción de su ADN plasmídico.

Este plásmido, llamado Ti (inductor de tumores) introduce de manera estable en la célula vegetal una porción de su ADN, el ADN-T (ADN transferible), portador de la información genética necesaria para que la planta produzca sustancias necesarias para la vida del patógeno (opinas) y ciertas hormonas vegetales como auxinas y citocininas responsables de la proliferación celular y la consiguiente formación del tumor.

A partir de este descubrimiento y con la disponibilidad de las enzimas de restricción, se pudo “desarmar” (eliminarle la capacidad de producción de tumor) el plásmido Ti e incorporarle ciertos genes de interés para introducirlos en las células vegetales. 

La obtención de una planta transgénica por cualquiera de estos dos métodos dependerá de la inserción del gen de interés en el genoma de la misma, de su expresión y de la transmisión del mismo a su descendencia como si fuera propio, además de la posibilidad de regenerar la planta in Vitro.

Luego de la transformación los tejidos vegetales deben transferirse a un medio de cultivo “selectivo” que contiene el antibiótico o herbicida cuya resistencia codifica el gen marcador, para que solamente crezcan las plantas que han sido transformadas.

Los tejidos que sobreviven a la selección se cultivan en condiciones ambientales controladas agregando al medio hormonas y nutrientes esenciales para la generación de una planta completa. A éstas se les hacen diversas evaluaciones como expresión correcta del gen, transmisión del mismo a la descendencia, entre otras.

Una vez obtenida una línea o variedad transgénica, la característica de interés puede ser introducida en otras por medio de retrocruzas, es decir por técnicas de mejoramiento genético convencional.

TECNOLOGO EN AGROBIOTECNOLOGIA

La agrobiotecnología representa un conjunto de técnicas biológicas que mejoran la calidad y producción de los cultivos e incrementan sus rendimientos. 

Beneficia tanto a los agricultores y consumidores con el desarrollo de nuevas variedades ajustadas a las necesidades del sector agropecuario, También Promueve la generación de productos de interés farmacéuticos, agroalimentarios, cosméticos y ambientales.

Además, desarrolla políticas de producción basada en la sostenibilidad y sustentabilidad de los recursos biológicos y agroclimáticos existentes sin alterar el medio ambiente.

Perfil del egresado

El tecnólogo en agrobiotecnología estará capacitado para:

• Manejar sistemas de producción agrícolas en ambientes controlados y las tecnologías relacionadas con ello.

• Mejorar y obtener nuevos productos utilizando métodos o procedimientos biotecnológicos-

• Diseñar y optimizar los procesos agrícolas a partir del aprovechamiento de los recursos genéticos del entorno.

• Apoyar técnicamente proyectos de investigación, innovación y desarrollo a nivel local, regional y Nacional.

• Transferir conocimientos a medianos y pequeños agricultores mediante la- bores de extensión, capacitación e interacción social.

• Diagnosticar, formular y evaluar proyectos productivos de base biotecnológica de carácter Local, Regional y Nacional.

ÁREAS DEL LABORATORIO DE CULTIVO DE TEJIDOS

Un laboratorio de cultivo de tejidos se puede dividir esquemáticamente en áreas separadas para las diferentes funciones que se desarrollan en el. Sin embargo, algunas de las funciones pueden desarrollarse en un mismo ambiente.

a) Áreas del núcleo del laboratorio del cultivo de tejidos

1. área de preparación de medios de cultivo

Función: se utiliza principalmente para preparar los medios de cultivo, pero debe proveer también un espacio para almacenar los materiales de vidrio y de plástico y los reactivos químicos. Este ambiente debe contar con mesas de trabajo para la preparación de los medios y para colocar las balanzas, el medidor de pH, los platos calientes con agitación, y otros elementos; también debe incluir vitrinas, estanterías y espacio para el equipo de refrigeración, y para la incubadora o la cámara de crecimiento (o para ambas).

Material y equipo: refrigerador, balanzas, (macrobalanza y de precisión), potenciómetro, plancha eléctrica con agitador magnético, frascos erlenmeyer (125, 250 y 500 ml), botellas y material de vidrio o plástico.

2. Área de lavado y de esterilización: puede estar constituida por dos áreas conectadas entre sí, o por un solo ambiente, y puede estar localizada dentro del área general de preparación.

Funciones:   

- El área de lavado debe incluir por lo menos un lavadero grande con agua caliente y agua fría y una fuente de agua de alto grado de pureza, preferiblemente agua doblemente destilada; para el efecto se debe usar un destilador de vidrio o de material no toxico y un desionizador de agua colocado entre le destilador y el lavadero. Esta área debe disponer de un espacio para almacenar agua destilada en botellas de plástico; también debe proveer basureros adecuados para el material vegetal, inorgánico y de vidrio que se deseche.

- El área de destilación debe tener espacio para el autoclave vertical u horizontal, el cual puede ser pequeño (olla de presión) o grande (de carga frontal y de enfriamiento lento y rápido), según sea el volumen del material que se procese. Esta área también debe incluir espacio para estufas, secadores y un lavadero con agua caliente y fría.

Material y equipo: autoclave manual o automático, destilador de vidrio, gradillas para secado, bandejas de aluminio y de plásticos de varios tamaños, recipientes de platico grandes, estufas para esterilización y secado.

3. Área de Transferencia

Función: en esta área del laboratorio se realiza el trabajo de excisión, inoculación, y transferencia de los explantes a los medios de cultivo. Dado que este trabajo demanda los más altos niveles de limpieza ambiental, se recomienda la instalación de gabinetes de flujo horizontal o vertical de aire filtrado  bajo presión, o la construcción de cuartos de transferencia. Sin embargo, ciertas operaciones de inoculación, como la excisión y el cultivo de ápices y meristemos en tubos de ensayo de boca angosta, se pueden realizar sobre una mesa limpia, ubicada en un lugar del laboratorio libre de corrientes de aire y polvo.

Los gabinetes de flujo laminar deben ubicarse, en lo posible, en un lugar alejado de las puertas y con un mínimo de corriente de aire, con el fin de prolongar la vida útil de los filtros.

Material y equipo: gabinete de flujo laminar, microscopio de disección con luz incidente, e instrumentos de disección: cuchillas # 10 y # 11, mangos para cuchillas, agujas de disección, pinzas, tijeras, navaja de afeitar. También se necesitan frascos con alcohol, mascaras, guantes, marcadores a prueba de agua, bandejas, y tacho para basuras. 

4. Área de incubación

Función: los cultivos se incuban en un cuarto apropiado o en gabinetes o cámaras de crecimiento; estas pueden ser más eficientes en cuanto al control ambiental, pero son más costosas. El área de incubación o crecimiento in vitro debe proporcionar un buen control de la temperatura (20-28 °C), de la iluminación (variable, según las necesidades: 1000 a 5000 lux) y de la humedad relativa (70-80%).

En este cuarto de incubación se instalan estanterías metálicas o de madera para colocar los cultivos. Estas estanterías pueden tener dimensiones variables: el ancho entre 0.3 m 1 m, el largo de acuerdo con el tamaño del cuarto, y la altura total de 1.8 a 2.2 m; la distancia entre peldaños es de 0.2 a .5 m.

Esta área debe incluir, además, un espacio para cultivos en agitación y para cultivos estáticos en la oscuridad.

Es necesario propiciar una buena distribución del aire en este cuarto para evitar zonas de recalentamiento por efecto de la luces. Cuando se utilizan tubos fluorescentes, es conveniente sacar los balastros fuera de este cuarto.

La regulación de la temperatura se puede logra por medio de aparatos de aire acondicionado de pared o de un sistema central. En cualquier caso, es necesario tomar precauciones para evitar el calentamiento excesivo, instalando alarmas y controles para cortar l iluminación cuando falle el aire acondicionado.

Material y equipo: un cuarto con temperatura, iluminación y humedad relativas controladas; estanterías con iluminación para los cultivos, bandejas, termómetros de máxima y mínima,  y gradillas para tubos de varios tamaños.

5. Área de observación y examen (exanimación): generalmente los microscopios (estéreo, compuesto, invertido y otros) se localizan tanto en el área de incubación como en la de transferencia, pero opcionalmente pueden estar en un área separada.

Función: El objetivo de esta área es realizar observaciones periódicas de los cultivos, tanto en medios semisólidos como en medios líquidos.

Material y equipo: microscopio estereoscópico, microscopio compuesto, lentes de aumento, y elementos ópticos complementarios.

 

b) Áreas consideradas, además, para los laboratorios de investigación y desarrollo y los de producción comercial

6. Área de crecimiento in vivo

Función: las plantas que se regeneran en el área de incubación se pueden acondicionar o aclimatar y luego trasplantar en macetas, bandejas o camas apropiadas. Esta operaciones se pueden llevar a cabo en tinglados, casas de malla o invernaderos, dependiendo de la condiciones climáticas del lugar donde esta ubicado del laboratorio y de los requerimientos de aislamiento de los materiales por razones fitosanitarias.

Material y equipo: macetas, suelo, bandejas, cámaras de alta humendad, entre otros.

7. Áreas de cuarentena y de control fitosanitario: esta se incluye en laboratorios con fines de producción de materiales elites de sanidad certificada. El área de cuarentena debe estar separada del resto del laboratorio pero cercana del área de control fitosanitario.

En el área de control fitosanitario se realizan las pruebas necesarias para comprobar la sanidad de material vegetal, espacialmente causada por virus, hongos y bacterias. 

8. Área de oficina: se debe incluir aquí, el mobiliario de oficina como escritorios, archivos y almacenamiento de datos, los libros de referencia y de control del laboratorio, los catálogos y otros documentos. También se coloca en ella el equipo de cálculo o computación.