Injertos vegetales en Biotecnología

Beatriz Xoconostle Cázares Depto. de Biotecnología

CINVESTAV IPN

¿ 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.

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/

Para qué sirven?

• Resistencia

• Nutrición

• Propagación vegetativa

• Aceleración de la madurez fisiológica

• Enanización

Por aproximación

por hendidura

por yema

Wikipedia.es

http://www.infojardin.com/foro/showthread.php?t=92309&page=4

Ruta de transporte de fotoasimilados

Floema

Ruta de transpiración

Xilema

Supracelular Multicelular

Sistema circulatorio

Sistema no circulatorio

Plantas vs. animales

Raven et al.; 1999

Células del floema

Plasmodesmos modificados entre Célula Acompañante y Tubo Criboso.

SAM

PDs forman dominios simplásmicos

locales

Los plasmodesmos interconectan todas las células de plantas

Floema

Composición promedio del floema de dicotiledóneas

Figura modificada de Moore, R., Clark, W.D. & Vodopich, D.S. (1998).

Botany. 2nd ed., WCB McGraw-Hill

Lin et al., 2009.

Proteínas en la savia del floema

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

CmPP16 es supracelular

Xoconostle-

Cázares et al.

(1999) Science

283: 94-98

Xoconostle-

Cázares et al.

(1999) Science

283: 94-98

Proteína RNA

calabaza

calabaza

Las macromoléculas de floema se

transmiten por injerto

Pepino

pepino

pepino

calabaza

Xoconostle-Cázares et al., 1999, 2001.

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.

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).

Evidencias de transferencia de

macromoléculas en injertos

S. Stegemann & R. Bock,. 2009

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.

Transformación genética Calabaza

5 cm

Adaptado de Navarrete et al., 2007.

Ramírez-Ortega et al., 20011 , 2014.

Inoculación con Agrobacterium

Transformación genética de calabaza

2 cm

Cambios fenotípicos en las calabazas

transformadas

Detección de b-glucuronidasa (GUS)

en raíces pilosas

2 cm

Silvestre KNOTTED-EGFP

Cotiledones de calabaza expresando

KNOTTED-EGFP

Ramírez-Ortega et al., no publicado.

Nudos en venas

Silvestre KNOTTED-GFP

Expresión temprana de

KNOTTED

Ramírez-Ortega et al., no publicado.

Silvestre KNOTTED-GFP

Expresión tardía de

KNOTTED

Maíz Calabaza

El fenotipo nudoso en hoja es

comparable al obtenido en maíz por

expresión ectópica (Vollbrecht et al. 1991)

• ¿ Se pueden modificar genéticamente a portainjertos ?

• ¿ Se pueden translocar macromoléculas supracelulares ?

¿El movimiento supracelular tiene potencial biotecnológico?

Tolerancia a sequía evaluada por actividad fotosintética al sobreexpresar CmPP16

Ramírez-Ortega et al., no publicado.

Las proteínas son móviles, pero no el DNA

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

Posibles

Aplicaciones

Ruiz-Medrano et al., 2005

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

Liu et al., 2013

FT se desplaza

a través del

floema de

hojas al

meristemo

apical

Injertos temporales

Nicotiana glauca y N. tabacum

Nature, July, 2014.

• 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

Gracias por su atención