Download Lo que se viene en biotecnología para el mejoramiento genético

Biotecnologíaparaeldesarrollo
denuevasvariedadesvegetales:
másalládelatransgenia
MiguelAngelSánchez
Biólogo,DoctorenCienciasBiológicas(PhD)
DirectorEjecutivo
masanchez@chilebio.cl
CHILEBIO
@ChileBio_AG
ELORIGENDELOSALIMENTOSACTUALES
“Nuevos cultivos”, variedades y genes se han movido alrededor del mundo
constantemente a poblaciones que nunca antes lo habían consumido
Dubock 2009.Nutrition Reviews 67(1):17-20
MEJORAMIENTOGENÉTICOVEGETAL
=GENERARVARIABILIDADGENÉTICA
SELECCIÓNDEMUTACIONESNATURALES
PhilSimon,ARS
EVOLUCIÓNDELMEJORAMIENTOGENÉTICOVEGETAL
Cruzamientos
MEJORAMIENTOGENÉTICOVEGETAL
CRUCES DIRIGIDOS Y SELECCIÓN ARTIFICIAL
* TODAS LAS TÉCNICAS DE MEJORAMIENTO VEGETAL IMPLICAN
MODIFICACIONES GENÉTICAS
Solanum pimpinellifolium
Solanum lycopersicum
Solanum lycopersicum
EVOLUCIÓNDELMEJORAMIENTOGENÉTICOVEGETAL
Cruzamientos
Mutagénesis
(mutaciones
inducidas)
MEJORAMIENTOGENÉTICOVEGETAL
MUTAGÉNESIS
*3217variedades registradas obtenidas por mutagénesis
-FAO/IAEA(http://www-infocris.iaea.org/MVD/)
MandarinaKinnowLS (rayosgamma)
Campodeirradiación
derayosgammaCobalto60
Lino(Etilmetanosulfonato)
Lechugaminigreen (Etilmetanosulfonato)
EVOLUCIÓNDELMEJORAMIENTOGENÉTICOVEGETAL
Cruzamientos
Mutagénesis Selecciónasistida
(mutaciones
por
inducidas)
marcadores
moleculares
EVOLUCIÓNDELMEJORAMIENTOGENÉTICOVEGETAL
OGMs
Cruzamientos
Mutagénesis Selecciónasistida Transgenia
(mutaciones
por
inducidas)
marcadores
moleculares
CULTIVOSTRANSGÉNICOSDISPONIBLESCOMERCIALMENTE
(AQUELLOSQUESEPRODUCEN YLUEGOSEOBTIENENALIMENTOSOSUBPRODUCTOSQUELLEGANALOS
CONSUMIDORES)
DISTRIBUCIÓNPORCULTIVOS
100%=179,7MILLONESDEHECTÁREAS
OTROS
ELCONCENSOCIENTÍFICOSOBRELASTRANSGÉNICOS
SOCIEDAD
ARGENTINA
DENUTRICIÓN
(2012)
ACADEMIA
ACADEMIA CHILENA
DECLARACIÓN FIRMADA
DECIENCIAS
POR>3.400CIENTÍFICOS Y
NACIONAL DE
SOCIEDAD DE
BIOQUÍMICA DEL
25PREMIOSNOBEL
AGRONÓMICAS
REINO UNIDO
(2011)
(2011)
(2011)
COMISIÓN EUROPEA
CIENCIAS DEEEUU
ROYALSOCIETY
(2010)
(2010)
(2009)
ACADEMIA PONTIFICIA
DECIENCIAS
SOCIEDAD AMERICANA
MÁSDE50DECLARACIONESOFICIALES
INVOLUCRANDOMÁSDE270ORGANIZACIONESCIENTÍFICASA
NIVELGLOBAL
(2009)
DEBIÓLOGOS
SOCIEDAD
ASOCIACIÓN
UNIÓNDEACADEMIAS ALEMANAS
INTERNATIONAL
VEGETALES
AMERICANA DE
AMERICANA DE
DECIENCIAS YHUMANIDADES(8
COUNCILFORSCIENCE
(2008)
BIOLOGÍA CELULAR
DIETÉTICA
ACADEMIAS)
(2003)
(2008)
(2006)
(2006)
ACADEMIA PONTIFICIA
ACADEMIA CHILENADE
DECLARACIÓN CONJUNTA
CIENCIAS
OMS
OECD
DECIENCIAS
FAO
7ACADEMIAS
(2002)
(2002)
(2001)
(2001)
(2000)
(2000)
•ROYALSOCIETY OFLONDON
• USA NATIONAL ACADEMYOF SCIENCES
• BRAZILIAN ACADEMYOFSCIENCES
• CHINESE ACADEMYOFSCIENCES
• INDIAN NATIONAL ACADEMYOF SCIENCES
• MEXICAN ACADEMYOFSCIENCES • THIRDWORLDACADEMYOF SCIENCES
EVOLUCIÓNDELMEJORAMIENTOGENÉTICOVEGETAL
TÉCNICASTRADICIONALES
Cruzamientos
OGMs
¿OGMs?
Mutagénesis Selecciónasistida Transgenia
New
[mutaciones
breeding
por
inducidas]
techniques (NBTs)
marcadores
[edicióndegenes,
moleculares
apagadodegenes,
transferirADN]
¿SeobtienenOGMsconlasNBTs?
cromosoma
cromosoma
ADN
ADN
gen
OGM
gen
Incorporarungen
provenientedeunorganismodeotraespecie
Editarungen
Modificarproteína
Producirunaproteínaqueantesnoproducía
¿OGM?
MEJORARUNACARÁCTERÍSTICADELAPLANTA
NEWBREEDINGTECHNIQUES(NBTs)
genoma(edicióndelgenoma);
ü Silenciarlaexpresióndegenes(apagado
degenes);
ü TransferirADNentreindividuos
sexualmentecompatiblesono.
*En la mayoría de los casos, con el uso de
NBTs, los productos resultantes son
similares/indistinguibles de productos
obtenidos por técnicas “tradicionales” de
mejoramiento genético
ODM
SDN(-1,-2,-3)
Cisgenia
Portainjertos GM
Agro-infiltration
RdDM
BreedingReverso
Costo
Tiempo
Conocimiento
Especificidad
Eficiencia
Breeding
ü Generarcambiosensitiosespecíficosdel
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Desarrollo
Grupodetécnicasquepermiten:
NEWBREEDINGTECHNIQUES(NBTs)
CATEGORIZACIÓNENBASEALNIVELDEINTEGRACIÓNDELADN
CATEGORÍA1:
Introducción transiente (temporal noestable)del
ADNduranteunpasointermedio deldesarrollo.El
producto finalnocontienegenesoADNdeotros
organismos ynosedistinguedelosproductosdel
mejoramientoconvencional.
Ej:ODM,SDN-1,SDN-2 (SDN=ZFN,TALEN,CRISPR)
CATEGORÍA2:
Introducción establedelADN(transgénico) duranteunpasointermedio deldesarrollo del
producto final.Elproductofinal nocontienegenesoADNdeotrosorganismos ynosedistingue
delosproductosdelmejoramientoconvencional.
Ej:Breeding reverso,RdDM
CATEGORÍA3:
Introducción establedelADN(similaratransgénico).Elproducto finalcontienegenesoADNde
otrosorganismos
Ej:Cisgenia,Intragenia,portainjertos GM,SDN-3(SDN=ZFN,TALEN,CRISPR)
NEWBREEDINGTECHNIQUES(NBTs)
Mutagénesis dirigidaporoligonucleotidos (ODM)
RTDS
RapidTrait Development System
GRON
GeneRepair Oligonucleotide
CATEGORÍA1:
Introducción transiente delADNduranteunpasointermedio deldesarrollo delproducto final.
Elproducto finalnosedistingue delosproductos delmejoramiento convencional.
SUCANOLATM:DESARROLLADAPORODM
*SU Canola (Sulfonylurea Tolerant) has received Plant Novel Trait (PNT) approval by the
Canadian Food Inspection Agency (CFIA) and Health Canada (HC).
*RTDS has been recognized by the
USDA as a mutagenesis technique,
and is therefore not subject to the
regulations applied to transgenic (or
GM) crops.
NEWBREEDINGTECHNIQUES(NBTs)
“SDN:Site-DirectedNuclease”
TALEN
ZINC
FINGER
CRISPR
DOMINIO
DEUNIÓNALADN
NO
ADN
FORÁNEO
NHEJ
DISRUPCIÓNDELGEN
1
CORTEDE
DOBLEHEBRA
2
HR
ADN
FORÁNEO
EDICIÓNDELGEN
3
HR
INSERCIÓNDELGEN
CATEGORÍA1:(SDN-1YSDN-2)
Introducción transiente delADNduranteunpasointermedio deldesarrollo delproducto final.
Elproducto finalnosedistingue delosproductos delmejoramiento convencional.
CATEGORÍA3:(SDN-3)
Introducción establedelADNenelproducto final
NEWBREEDINGTECHNIQUES(NBTs)
“SDN:Site-DirectedNuclease”
Chen&Gao2014.PlantCellRep.33(4):575-83.
NEWBREEDINGTECHNIQUES(NBTs)
“SEGREGANTESNEGATIVOS”
BREEDINGREVERSO
-FENOTIPO DEINTERÉS
-GENOTIPODESCONOCIDO
-INHIBICIÓNDELA
RECOMBINACIÓN
HOMÓLOGA
CATEGORÍA2:
Introducción establedelADNduranteunpasointermedio deldesarrollo delproducto final.
Elproducto finalnosedistingue delosproductos delmejoramiento convencional.
NEWBREEDINGTECHNIQUES(NBTs)
“SEGREGANTESNEGATIVOS”
METILACIÓNDELADNMEDIADAPORARN
ü LametilacióndelDNA
permiteelsilenciamientode
genesbloqueandolatranscripción
ü Esheredable(epigenética)
CATEGORÍA 2:
Introducción estable del ADN durante un paso intermedio del desarrollo del producto final. El
producto final no se distingue de los productos del mejoramiento convencional.
NEWBREEDINGTECHNIQUES(NBTs)
CISGENIA
Promotor
Gen
Terminador
INGENIERÍA
GENÉTICA
Promotor
Gen
Terminador
CATEGORÍA3:
Introducción establedelADNenelproducto final.
***Elproducto finalnosedistingue delosproductos delmejoramiento convencional.
NEWBREEDINGTECHNIQUES(NBTs)
CISGENIA
NEWBREEDINGTECHNIQUES(NBTs)
INTRAGENIA
Promotor
Promotor
Gen
Gen
Promotor
Gen
Terminador
Terminador
Terminador
INGENIERÍA
GENÉTICA
(VectorAgrobacterium)
CATEGORÍA3:
Introducción establedelADNenelproducto final.
Promotor
Gen
Terminador
NEWBREEDINGTECHNIQUES(NBTs)
INTRAGENIA
NEWBREEDINGTECHNIQUES(NBTs)
PORTAINJERTOSGM
CATEGORÍA3:
Introducción establedelADNenelproducto final.
***Lascaracterísticasmodificadasno sonheredablesyaqueestánsóloenelportainjertos.
NEWBREEDINGTECHNIQUES(NBTs)
PIPELINE
NEWBREEDINGTECHNIQUES(NBTs)
DETECCIÓN de una modificación genética significa que es posible determinar la existencia de un
cambio en el material genético de un organismo (por ejemplo al nivel de ADN a través de la
presencia de una nueva secuencia de ADN) por referencia a un comparador apropiado.
IDENTIFICACIÓN de una modificación genética significa que es posible no sólo detectar la
existencia de un cambio en el material genético de un organismo, sino también que es posible
identificar la modificación genética intencionalmente introducida por una nueva técnica.
DETECCIÓN
IDENTIFICACIÓN
SDN-3
INTRAGENIA
PORTAINJERTOSGM
DETECCIÓN
IDENTIFICACIÓN
SDN-1,2
CISGENIA
ODM
DETECCIÓN
IDENTIFICACIÓN
RdDM
BREEDINGREVERSO
VÁSTAGOSNOGM
PARACONSIDERARSOBRELASNBTs
¿Sedeberegulareldesarrolloyusodevariedadesvegetalesenlas
cuales
a) nohayningunanuevacombinacióndematerialgenético?
nohaygenesoADNforáneoenelproductofinal:
ODM,SDN-1y2[CRISPR,TALEN,ZINCFINGER],RdDM,BR,etc.
b)hayunainserciónestabledegenesprovenientesdeunaespecie
sexualmentecompatible?
cisgenia
c)lavariacióngenéticaeselresultadodemutagénesis (espontánea,
inducidaodirigida)?
ODM,SDN-1y2[CRISPR,TALEN,ZINCFINGER]
NEWBREEDINGTECHNIQUES(NBTs)
CONCLUSIONES
LasNBTpermiten:
1.Fomentarlainnovación enmejoramientovegetal;
2.Acelerarlavelocidadenlaobtención denuevasvariedadesvegetales;
3.Desarrollarvariedadesconcaracterísticas queseríanmuycostosasonopodían ser
logradasmediantemejoramientoconvencional;
4.Desarrollarvariedadesqueúnicamente podían serlogradasmediantetransgenia;
5.Incrementarlaprecisión delmejoramientovegetal;
6.Incrementarlavariabilidadgenética
Además:
7.Están enrápida ypermanenteevolución.
8.(Algunas)dancomoresultadoplantasquenocontienenmaterialtransgénicoyno
esposiblediferenciarlasdelosobtenidasportécnicasdemejoramiento
convencionales.
9.Están siendoutilizadaspordiversascompañías einstitucionespúblicasylos
productosderivadosdelasmismasyaestán encondicionesdeentraralmercado.
Biotecnologíaparaeldesarrollo
denuevasvariedadesvegetales:
másalládelatransgenia
MiguelAngelSánchez
Biólogo,DoctorenCienciasBiológicas(PhD)
DirectorEjecutivo
masanchez@chilebio.cl
CHILEBIO
@ChileBio_AG