Se suele aplicar el termino biotecnología al conjunto de tales técnicas del ADN, si bien frecuentemente también se incluye en tal término al cultivo in vitro. Las más desarrolladas de dichas técnicas han sido la transformación, o transferencia de genes foráneos a especies de interés y la selección asistida de caracteres agronómicos por medio de marcadores moleculares. También pueden mencionarse la secuenciación de genes y la construcción de mapas génicos como técnicas de desarrollo creciente, de gran impacto y que se complementan con las anteriores.
La transferencia de genes es la inclusión de una secuencia génica donante en una especie receptora, sin mediar mecanismos naturales.
Esta transferencia génica implica la creación de nuevas capacidades, es decir no existentes o limitadas hasta ese momento. Entre los nuevos objetivos que pueden lograrse en soja se mencionan: resistencia a malezas, plagas y enfermedades, incrementos adicionales del rendimiento y mejoramiento de la calidad industrial y nutritiva del grano.
Un ejemplo de transferencia génica es la obtención de sojas tolerantes al glifosato, N-[fosfonometil] glicina. El glifosato bloquea la enzima EPSPS (5-enolpiruvil-shikimato-3-fosfato-sintetasa), involucrada en la síntesis de aminoácidos aromáticos en la ruta metabólica del ácido shikímico y presente en plantas, bacterias y hongos. El glifosato se une a la EPSPS, bloqueando la ruta metabólica y produciendo la muerte por deficiencia de los productos finales.
El gen que confiere la mayor tolerancia al glifosato encontrada hasta el momento fue descubierto en Agrobacterium sp., cepa CP4 (6), y clonado a partir de este microorganismo . El gen, denominado CP4-EPSPS, codifica para una enzima EPSPS con muy baja afinidad con el herbicida, resultando necesarias dosis extremadamente elevadas para inhibirla en forma significativa.
El evento de transformación en soja más exitoso utilizó el gen CP4-EPSPS. Este evento, denominado "40-3-2", es portador de un bloque génico foráneo que contiene el gen mencionado. Además, incluye un promotor de la expresión del gen CP4-EPSPS a niveles adecuados, una secuencia de EPSPS CTP de petunia que libera la enzima en los plásmidos, sitio celular donde debe expresarse, y una secuencia de terminación. El carácter es de herencia simple, siendo dominante el alelo de tolerancia al herbicida.
En ensayos a campo, tanto 40-30-2 como las progenies de sus combinaciones con variedades tradicionales han mostrado tolerancia al herbicida, aún a dosis consideradas excesivas. Estas sojas son el primer producto modificado que se ha difundido comercialmente en la Argentina. Se obtuvieron por retrocruza del evento 40-30-2 con distintos cultivares adaptados como progenitores recurrentes.
Un ejemplo similar al anterior es la obtención de sojas con capacidad de producir la toxina plaguicida de Bacillus thuringiensis. Estas sojas se obtuvieron por transformación con genes derivados de Bt, similares a los que se encuentran en dicha bacteria.
Los actuales bloques Bt tienen genes promotores y transformadores que amplifican la expresión de Bt y modifican la toxina de tipo bacteriano a formas mucho más eficientes. Actualmente se logran niveles de expresión 500 a 1000 veces mayores que los bloques Bt iniciales.
Distintos genes Bt codifican para distintas toxinas, las cuales tienen selectividad específica para determinados grupos taxonómicos dentro del reino animal, principalmente insectos. La más conocida es la que controla larvas de algunas especies de lepidópteros, existiendo otras que controlan selectivamente especies de coleópteros, dípteros y nematodos.
En soja pueden citarse, como ejemplo de plagas a controlar con genes Bt, Anticarsia gemmatalis, Rachiplusia nu, Epinotia aporema, Elasmopalpus lignosellus y Heterodera glycines, entre otras. Las sojas Bttransformadas están actualmente en distintas etapas experimentales de evaluación.
La selección asistida de caracteres agronómicos por medio de marcadores moleculares (MM) es otra técnica del ADN que puede aplicarse al mejoramiento genético. Los MM son secuencias de ADN que se identifican a través de un fenotipo molecular, generalmente una imagen electroforética, y tienen una ubicación específica en el genoma.
Existiendo ligamiento entre un gen de interés y un MM, es posible seleccionar indirectamente los genotipos superiores a través del fenotipo molecular, en lugar de hacerlo directamente por el fenotipo agronómico. Esto es una gran ventaja para caracteres agronómicos cuya evaluación sea difícil o requiera gran cantidad de recursos, como es el caso de los caracteres de baja heredabilidad.
Si bien un MM informativo explica una parte significativa del valor genotípico para el carácter agronómico, la predicción será más o menos exacta de acuerdo al grado de ligamiento entre el MM y el gen de interés. Si ambos están fuertemente ligados, se espera que la selección indirecta para el carácter agronómico por medio del MM resulte en mayor o igual respuesta que con la selección directa. Pero si la asociación es sólo leve, la respuesta puede ser baja, nula e, inclusive, perderse un alelo deseable, aún conservando el MM.
En soja, los MM pueden ser una herramienta muy útil en la piramidación de genes de herencia simple de resistencia a patógenos tales como Phytophthora sojae. Los loci responsables del carácter ya han sido marcados.
También se han desarrollado MM asociados a loci de caracteres cuantitativos (QTL), tales como la impermeabilidad del tegumento seminal , el contenido de aceite y de proteína, el rendimiento (19; 98), la resistencia a campo a Fusarium solani y otros.
El programa de mejoramiento de soja de la EEA INTA Marcos Juárez ha iniciado una complementación de los objetivos en ejecución desde hace varios años con la utilización de MM. Se estudia el marcado de alelos nulos para los genes mayores de lipoxigenasa (L0x2) e inhibidor de tripsina (Kti3), de resistencia a patógenos como Diaporthe phaseolorum var. meridionalis y Heterodera glycines. Se estima que a través de MM se puede incrementar grandemente la eficiencia actual del programa en los objetivos respectivos.
Se prevé el uso de MM para caracterización genotípica y de la variabilidad genética, tanto en materiales elite como en el banco de germoplasma. Esta información se usará para fundamentar la propiedad legal de nuevas creaciones e incrementar la eficiencia del programa de mejoramiento, mediante el incremento dirigido de la variabilidad en uso.
La transferencia de genes es la inclusión de una secuencia génica donante en una especie receptora, sin mediar mecanismos naturales.
Esta transferencia génica implica la creación de nuevas capacidades, es decir no existentes o limitadas hasta ese momento. Entre los nuevos objetivos que pueden lograrse en soja se mencionan: resistencia a malezas, plagas y enfermedades, incrementos adicionales del rendimiento y mejoramiento de la calidad industrial y nutritiva del grano.
Un ejemplo de transferencia génica es la obtención de sojas tolerantes al glifosato, N-[fosfonometil] glicina. El glifosato bloquea la enzima EPSPS (5-enolpiruvil-shikimato-3-fosfato-sintetasa), involucrada en la síntesis de aminoácidos aromáticos en la ruta metabólica del ácido shikímico y presente en plantas, bacterias y hongos. El glifosato se une a la EPSPS, bloqueando la ruta metabólica y produciendo la muerte por deficiencia de los productos finales.
El gen que confiere la mayor tolerancia al glifosato encontrada hasta el momento fue descubierto en Agrobacterium sp., cepa CP4 (6), y clonado a partir de este microorganismo . El gen, denominado CP4-EPSPS, codifica para una enzima EPSPS con muy baja afinidad con el herbicida, resultando necesarias dosis extremadamente elevadas para inhibirla en forma significativa.
El evento de transformación en soja más exitoso utilizó el gen CP4-EPSPS. Este evento, denominado "40-3-2", es portador de un bloque génico foráneo que contiene el gen mencionado. Además, incluye un promotor de la expresión del gen CP4-EPSPS a niveles adecuados, una secuencia de EPSPS CTP de petunia que libera la enzima en los plásmidos, sitio celular donde debe expresarse, y una secuencia de terminación. El carácter es de herencia simple, siendo dominante el alelo de tolerancia al herbicida.
En ensayos a campo, tanto 40-30-2 como las progenies de sus combinaciones con variedades tradicionales han mostrado tolerancia al herbicida, aún a dosis consideradas excesivas. Estas sojas son el primer producto modificado que se ha difundido comercialmente en la Argentina. Se obtuvieron por retrocruza del evento 40-30-2 con distintos cultivares adaptados como progenitores recurrentes.
Un ejemplo similar al anterior es la obtención de sojas con capacidad de producir la toxina plaguicida de Bacillus thuringiensis. Estas sojas se obtuvieron por transformación con genes derivados de Bt, similares a los que se encuentran en dicha bacteria.
Los actuales bloques Bt tienen genes promotores y transformadores que amplifican la expresión de Bt y modifican la toxina de tipo bacteriano a formas mucho más eficientes. Actualmente se logran niveles de expresión 500 a 1000 veces mayores que los bloques Bt iniciales.
Distintos genes Bt codifican para distintas toxinas, las cuales tienen selectividad específica para determinados grupos taxonómicos dentro del reino animal, principalmente insectos. La más conocida es la que controla larvas de algunas especies de lepidópteros, existiendo otras que controlan selectivamente especies de coleópteros, dípteros y nematodos.
En soja pueden citarse, como ejemplo de plagas a controlar con genes Bt, Anticarsia gemmatalis, Rachiplusia nu, Epinotia aporema, Elasmopalpus lignosellus y Heterodera glycines, entre otras. Las sojas Bttransformadas están actualmente en distintas etapas experimentales de evaluación.
La selección asistida de caracteres agronómicos por medio de marcadores moleculares (MM) es otra técnica del ADN que puede aplicarse al mejoramiento genético. Los MM son secuencias de ADN que se identifican a través de un fenotipo molecular, generalmente una imagen electroforética, y tienen una ubicación específica en el genoma.
Existiendo ligamiento entre un gen de interés y un MM, es posible seleccionar indirectamente los genotipos superiores a través del fenotipo molecular, en lugar de hacerlo directamente por el fenotipo agronómico. Esto es una gran ventaja para caracteres agronómicos cuya evaluación sea difícil o requiera gran cantidad de recursos, como es el caso de los caracteres de baja heredabilidad.
Si bien un MM informativo explica una parte significativa del valor genotípico para el carácter agronómico, la predicción será más o menos exacta de acuerdo al grado de ligamiento entre el MM y el gen de interés. Si ambos están fuertemente ligados, se espera que la selección indirecta para el carácter agronómico por medio del MM resulte en mayor o igual respuesta que con la selección directa. Pero si la asociación es sólo leve, la respuesta puede ser baja, nula e, inclusive, perderse un alelo deseable, aún conservando el MM.
En soja, los MM pueden ser una herramienta muy útil en la piramidación de genes de herencia simple de resistencia a patógenos tales como Phytophthora sojae. Los loci responsables del carácter ya han sido marcados.
También se han desarrollado MM asociados a loci de caracteres cuantitativos (QTL), tales como la impermeabilidad del tegumento seminal , el contenido de aceite y de proteína, el rendimiento (19; 98), la resistencia a campo a Fusarium solani y otros.
El programa de mejoramiento de soja de la EEA INTA Marcos Juárez ha iniciado una complementación de los objetivos en ejecución desde hace varios años con la utilización de MM. Se estudia el marcado de alelos nulos para los genes mayores de lipoxigenasa (L0x2) e inhibidor de tripsina (Kti3), de resistencia a patógenos como Diaporthe phaseolorum var. meridionalis y Heterodera glycines. Se estima que a través de MM se puede incrementar grandemente la eficiencia actual del programa en los objetivos respectivos.
Se prevé el uso de MM para caracterización genotípica y de la variabilidad genética, tanto en materiales elite como en el banco de germoplasma. Esta información se usará para fundamentar la propiedad legal de nuevas creaciones e incrementar la eficiencia del programa de mejoramiento, mediante el incremento dirigido de la variabilidad en uso.
Fuente:El cultivo de la Soja en ArgentinaCapítulo 3, MejoramientoAgro 4 de CórdobaEditado por Laura M. Giorda y Héctor E. J. Baigorri
