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Injertos vegetales en Biotecnología
Beatriz Xoconostle Cázares Depto. de Biotecnología
CINVESTAV IPN
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¿ Qué son los injertos vegetales ? • El injerto es la unión física de dos plantas, la que
proporciona la raíz se llama patrón, portainjerto o pie y la segunda es el vástago o injerto.
• Ambas crecen como un solo individuo.
Rojas González et al., 2004 Roble y Maple. Fuentes et al., 2014.
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Los Griegos y Romanos ya la conocían
El injerto de uno sobre otro es mejor en el caso de los árboles que son similares y tienen las mismas proporciones.
Aristóteles (384-322 a.C.)
Injertos de olivos “buenos” sobre olivos "silvestres".
Apóstol San Pablo en Romanos 11:16-21.
http://www.ehowenespanol.com/historia-del-injerto-plantas-sobre_315385/
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Para qué sirven?
• Resistencia
• Nutrición
• Propagación vegetativa
• Aceleración de la madurez fisiológica
• Enanización
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Por aproximación
por hendidura
por yema
Wikipedia.es
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http://www.infojardin.com/foro/showthread.php?t=92309&page=4
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Ruta de transporte de fotoasimilados
Floema
Ruta de transpiración
Xilema
Supracelular Multicelular
Sistema circulatorio
Sistema no circulatorio
Plantas vs. animales
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Raven et al.; 1999
Células del floema
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Plasmodesmos modificados entre Célula Acompañante y Tubo Criboso.
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SAM
PDs forman dominios simplásmicos
locales
Los plasmodesmos interconectan todas las células de plantas
Floema
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Composición promedio del floema de dicotiledóneas
Figura modificada de Moore, R., Clark, W.D. & Vodopich, D.S. (1998).
Botany. 2nd ed., WCB McGraw-Hill
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Lin et al., 2009.
Proteínas en la savia del floema
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Funciones
•Unión a RNA
* Proteólisis
* Movimiento de RNA y proteínas
* Movimiento de vesículas
*Defensa
*Antioxidantes
*Señalización
Lin et al., 2009.
Proteínas en la savia del floema
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CmPP16 es supracelular
Xoconostle-
Cázares et al.
(1999) Science
283: 94-98
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Xoconostle-
Cázares et al.
(1999) Science
283: 94-98
Proteína RNA
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calabaza
calabaza
Las macromoléculas de floema se
transmiten por injerto
Pepino
pepino
pepino
calabaza
Xoconostle-Cázares et al., 1999, 2001.
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mRNA, miRNA, siRNA
detectado en:
Cucurbitáceas, Brasicáceas, Arroz
Cebada, Papa.
Se han identificado más de 1200 diferentes mRNAs
La savia del floema contiene RNAs
Ruiz Medrano et al., 2000, 2004, 2005, 2010, Lough & Lucas, 2007.
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CmNACP transloca
injertos (Ruiz-Medrano
et al., 1999).
RNAs: mouse ears and
GAI RNAs cambian
forma de hojas (Kim et
al., 2001; Haywood et
al., 2005).
BEL5 RNA y
miRNA172
Tuberización
(Banerjee et al., 2006;
Martin et al., 2009).
Aux/IAA mRNA
Arquitectura raiz
(Notaguchi et al., 2012).
RNA a plantas
parásitas
(LeBlanc et al., 2013,
2014).
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Evidencias de transferencia de
macromoléculas en injertos
S. Stegemann & R. Bock,. 2009
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A. rhizogenes (Ri T-DNA)
Proliferación de raíces
A. tumefaciens (T-DNA)
Genera tumores en la parte
aérea.
Movimiento supracelular de
transgenes
Ramírez-Ortega et al., 20011 , 2014. Herrera-Martínez, et al., 2014.
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Transformación genética Calabaza
5 cm
Adaptado de Navarrete et al., 2007.
Ramírez-Ortega et al., 20011 , 2014.
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Inoculación con Agrobacterium
Transformación genética de calabaza
2 cm
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Cambios fenotípicos en las calabazas
transformadas
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Detección de b-glucuronidasa (GUS)
en raíces pilosas
2 cm
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Silvestre KNOTTED-EGFP
Cotiledones de calabaza expresando
KNOTTED-EGFP
Ramírez-Ortega et al., no publicado.
Nudos en venas
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Silvestre KNOTTED-GFP
Expresión temprana de
KNOTTED
Ramírez-Ortega et al., no publicado.
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Silvestre KNOTTED-GFP
Expresión tardía de
KNOTTED
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Maíz Calabaza
El fenotipo nudoso en hoja es
comparable al obtenido en maíz por
expresión ectópica (Vollbrecht et al. 1991)
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• ¿ Se pueden modificar genéticamente a portainjertos ?
• ¿ Se pueden translocar macromoléculas supracelulares ?
¿El movimiento supracelular tiene potencial biotecnológico?
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Tolerancia a sequía evaluada por actividad fotosintética al sobreexpresar CmPP16
Ramírez-Ortega et al., no publicado.
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Las proteínas son móviles, pero no el DNA
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F=500mmol/seg = 2.6cm/seg (585mmHg)
[CO2]entrada = 400ppm
I=2000mol/m2*seg
100% = 76 mmol de CO2/m2*seg
Fotosíntesis en plantas con expresión transitoria de CmPP16
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Posibles
Aplicaciones
Ruiz-Medrano et al., 2005
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Señales transportadas a través
del floema involucradas en:
Inducción floral (Lin et al., 2007)
Resistencias sistémica adquirida
(SAR) (Maldonado et al., 2003)
Respuesta a déficit hídrico
Dominancia apical
PTGS (Palauqui et al., 1997; Yoo et
al., 2004)
Recombinación sistémica adquirida en
respuesta a patógenos (Kovalchuk et
al., 2003)
Tuberización (Banerjee et al., 2006;
Martin et al., 2009; Navarro et al.,
2011).
SAR Inducción floral
Fotoperíodo
Ataque por patógeno
FLOEMA XILEMA
León-Ramírez et al., 2004
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Liu et al., 2013
FT se desplaza
a través del
floema de
hojas al
meristemo
apical
Injertos temporales
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Nicotiana glauca y N. tabacum
Nature, July, 2014.
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• Los injertos tienen grandes aplicaciones en mejoramiento de plantas por genética clásica y por Ingeniería genética, produciendo frutos no GM.
• Su utilidad dependerá de la creatividad del Biotecnólogo.
Conclusiones
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Gracias por su atención