Biotecnologia: 4.2.5.1. Plantas Transgenicas

Los transgénicos son organismos a los cuales se han introducido uno o más genes provenientes de otra especie. Las plantas transgénicas poseen genes de todas las procedencias: de otras plantas, de animales, de bacterias, de virus y de hongos, y muchas veces poseen combinaciones de ellos, ya que se necesitan armar complejos sistemas moleculares para garantizar la expresión de los genes foráneos.

En las plantas transgénicas se han usado genes de plantas, animales y bacterias para conferirles características puntuales como resistencia a químicos, a condiciones ambientales adversas, a insectos, etc. a los cuales se añaden genes promotores y regulares de elevada expresión (llamados convencionalmente enhancers) provenientes de virus, puesto que éstos tienen mayor capacidad de expresión que los celulares (por las características infecciosas de los virus, que hacen que el sistema de expresión tenga prioridad con su genoma antes que con el de la célula) y de esta forma de garantiza que el material introducido se transcriba y se traduzca. Para la construcción de transgénicos además se usan genes de resistencia a 4antibióticos que sirven como marcadores de selección, para separar las células transformadas de las no afectadas.

El desarrollo de la ingeniería genética (también llamada metodología del ADN recombinante) fue posible gracias al descubrimiento de las enzimas de restricción y de los plásmidos.

Procedimientos para la obtención de plantas transgénicas

Se emplean principalmente tres métodos para introducir genes ajenos en una planta. Todos estos métodos obtuvieron por primera vez, con más o menos éxito, plantas transgénicas en la década de los ochenta y muchas de ellas se comercializaron en los noventa.

El primer método que se ideó se basa en el mecanismo natural de infección de la bacteria del suelo Agrobacterium tumefaciens que introduce un gen de su plásmido en las células de la planta infectada. Recordemos que un plásmido es un fragmento de ADN circular y extracromosómico que suele contener información no vital para la bacteria y cuyo tamaño es del orden del 1 al 3% del cromosoma bacteriano (fig. 1 y 3). Este gen se integra en el genoma de la planta provocándole un tumor o agalla. Se aplicó con éxito por primera vez en 1984 en el tabaco y el girasol. Las gramíneas y en general todas las monocotiledóneas presentan gran resistencia a Agrobacterium por lo cual este método es bastante inviable en un extenso grupo de plantas de gran importancia económica.

Otro método empleado para transformar genéticamente plantas es el uso de protoplastos, que son células vegetales a las que se les ha liberado de la pared celular. De esta manera queda eliminada la barrera principal para la introducción de genes foráneos. Mediante esta técnica se consiguió por primera vez cereales transgénicos en 1988.

En el año 1987 se inventa el método del microcañón o cañón de partículas que consiste en bombardear tejidos de la planta con micropartículas metálicas cubiertas del fragmento de ADN que interesa se integre en el ADN de la planta. Es el procedimiento que más éxitos ha conseguido y el que promete más avances.

Transferencia genética con Agrobacterium tumefaciens

En 1970 se planteó la hipótesis de que la enfermedad de las plantas denominada agalla del cuello podría ser producida por la transferencia de material genético entre una bacteria, Agrobacterium tumefaciens, y las células vegetales. La agalla del cuello se caracteriza por la formación de voluminosas agallas, sobretodo en el cuello del tallo (zona de contacto entre el tallo y la raíz), también en las raíces y el tallo de numerosas plantas de interés agronómico. La enfermedad es de naturaleza tumoral y ya se había demostrado, a finales de los años sesenta, que las células afectadas contienen unas sustancias, lasopinas (sustancias nitrocarbonadas), que no se encuentran en las células normales. También se demostró que existen varias clases de tumores en función de la concentración de opinas y que es el material genético de la bacteria el que determina este carácter ya que estas observaciones se realizaron en tejidos cultivados in vitro, es decir, en ausencia de bacterias . Se concluyó que las células tumorales habían adquirido la propiedad de sintetizar opinas durante la interacción con la bacteria. También se concluyó que la naturaleza de las opinas depende de la cepa bacteriana y también que cada cepa degrada específicamente sus propias opinas. Quedaba demostrada la hipótesis de la transferencia de información entre la bacteria y la célula vegetal.

Schell (1973) anunció el descubrimiento en cepas de Agrobacterium tumefasciens de un plásmido de un tamaño jamás observado hasta entonces y que el plásmido llamado Ti (del inglés Tumour inducing) es portador del carácter patógeno. Más adelante se observó que todas las células de las agallas eran portadoras de un fragmento del plásmido Ti que se denominó ADN-T (ADN transferido). Se demostró después que el plásmido tenía varias funciones: la función de virulencia (Vir), responsable de la transferencia del ADN-T, la oncógena (Onc), responsable del tumor (consecuencia de la síntesis de auxina y citoquinina), la función que especifica la síntesis de opinas (Ops), moléculas que sirven de alimento a la propia bacteria, y la función catabólica (Opc, opina catabolismo). En realidad se encontraron varios segmentos Opc1, Opc2, que permiten la degradación de las opinas producidas por el tumor. Se ha de distinguir dos tipos de funciones: las funciones situadas fuera del segmento ADN-T (Vir, Opc1,Opc2) que se expresan en la bacteria y las funciones controladas por el segmento ADN-T (Onc, Ops) que se expresan en la célula vegetal después de la transferencia de este segmento (fig. 1)