Especialidad en Biotecnología Vegetal

Especialidad en Biotecnología Vegetal

Biotecnología vegetal

La Biotecnología es el grupo de técnicas que usan seres vivos o piezas de ellos para obtener productos o modificarlos, para mejorar plantas o animales, o para desarrollar microorganismos con objetivos bien determinados, o sea, para la obtención de bienes y servicios. La biotecnología vegetal es la específica de las plantas.

Conforme el Acuerdo sobre la Biodiversidad (CDB) de 1992: es toda aplicación tecnológica que use sistemas biológicos y seres vivos y sus derivados para la construcción o modificación de productos o procesos, para usos específicos.

La biotecnología comprende conocimientos de muchas zonas de la ciencia como agricultura, bioquímica, biología celular y molecular, inmunología, virología, industria de alimentos, fisiología vegetal, salud…

Puede que en ciertas zonas de un territorio se cultive un producto en concreto. Las constantes sequías, seguidas por las lluvias y tormentas eléctricas desmesuradas, tienden a arruinar la productividad de lo cual se está cultivando, por lo cual los causantes de hablado producto tienen que descubrir una solución para no perder la cosecha. Se acude a aguas negras, fertilizantes, pesticidas, y una infinidad de sustancias perjudiciales no solo para el suelo, sino además para el organismo de los clientes de este producto. Es aquí donde entra la ética, debido a que se debería producir una buena producción, empero además debería erradicarse toda clase de sustancia que dañe a los clientes. Sin embargo, pasa que, con tal de generar las porciones primordiales, y no influir las ganancias de la industria, se emplean esta clase de químicos que frecuentemente no cumplen con los niveles de calidad esperados, y resultan económicos para el responsable, quien, además, además busca no elevar mucho los costos.

Lo cual hace la biotecnología es buscar cualquier tipo de fertilizante que sea apto como para las plantas como para los clientes. Esto se consigue con un complejo trabajo de averiguación, debido a que Lo cual usa un ingeniero en biotecnología primordialmente son organismos: bacterias, hongos, insectos, en fin, una diversa proporción de organismos o microorganismos son empleados a lo largo de la indagación, hasta que se recibe el producto esperado: un fertilizante eficiente, que realice que las plantas resistan tanto las fuertes sequías como las numerosas lluvias, y que paralelamente no dañe la salud de quienes las consumen.

Biotecnología clásica vegetal

Se inicia con el desarrollo de la agricultura, domesticación de especies salvajes para obtener especies cultivables y víveres. El fin primordial de la biotecnología típica vegetal es la optimización de diversas plantas para obtener variedades con propiedades deseadas.

Mejora vegetal

Se basa en la introducción consciente de pluralidad genética en las poblaciones, comúnmente cruzando progenitores con propiedades notables. Para eso poseemos unos requisitos mínimos que llevar a cabo, como la vida de variabilidad o la probabilidad de crearla, capacidad de identificar esa variabilidad y conocimientos para manipularla.

La optimización vegetal sigue incrementar el rendimiento de la planta, mejorar su calidad nutritiva y tecnológica, que se realice resistente a plagas y patologías y a condiciones difíciles o no idóneas del suelo y clima.

Las técnicas que usa tenemos la posibilidad de clasificarlas en simples o en procedimientos. Las simples son:

• Selección: cualquier fuerza capaz de cambiar el número de descendientes y su contribución génica a la generación siguiente. Si la selección es por la naturaleza, lo llamamos la selección natural, mientras tanto que, si los humanos intervienen de algún modo, selección artificial.
• Cruzamiento artificial: se apoya en el apareamiento forzado de 2 organismos que de manera natural no lo harían. Solo es viable entre gente de la misma especie o bastante cercana.
• Mutación.
• Mutación cromosómica.

Las plantas mejoradas son un triunfo referente a su rendimiento y productividad, debido a que ejemplificando se han llegado a obtener tomates 50 veces más pesados que los silvestres; muestran más grande variabilidad (existen 500 variedades de arroz, 3000 de café; se han modificado el procedimiento de dispersión en cereales y leguminosas de grano; además cambios en el sistema de polinización), ejemplificando en tomates, que han pasado de ser alógamos a autógamos, o sea, de reproducirse sexualmente entre personas genéticamente diferentes a reproducirse sexualmente, sin embargo, entre gente de diferente sexo formados en un mismo sujeto. Con dichos adelantos las plantas se hicieron más resistentes a plagas, patologías, ambientes adversos y se han adaptado a la mecanización.

Esta clase de desarrollo de la biotecnología nos ha aportado varios beneficios, sin embargo, no obstante, carecemos de unas mejoras primordiales que harían que fuese muchísimo más beneficioso y nutritivo, más resistentes aun al estrés biótico y abiótico, que pudiésemos aprovechar mejor su capacidad fisiológica e incrementásemos las piezas de nuestra planta que usamos. Para eso necesitamos de otras técnicas más modernas, la biotecnología actualizada.

Biotecnología moderna vegetal

La biotecnología actualizada se apoya fundamentalmente en la puesta en práctica de la ingeniería genética, consistente en meter información genética nueva en un organismo para dotarlo de habilidades que no tenía para su siguiente reproducción, obteniendo individuos modificados y dotados para aquel uso o funcionalidad. Las técnicas primordiales de esta ingeniería genética son Secuenciación de ADN, ADN recombinante, Actitud en cadena de la polimerasa.

Aplicaciones de la biotecnología vegetal

Control de enfermedades

Tenemos la posibilidad de lograr un control de las patologías debido a varias técnicas:

• Cultivo in vitro: por el cual se puede defender a especies cercanas por medio de cruzamientos convencionales y por retrocruzamiento tenemos la posibilidad de quedarnos solo con el gen esperado.
• Construyendo resistencia a hongos por medio de la sobreexpresión de los genes que son tóxicos para el patógeno, genes que neutralicen sus elementos, mejoren las defensas estructurales, participen en las vías de señalización de las defensas, o sea, que preparen con anterioridad a la planta para la llegada del patógeno, genes que sean de resistencia.
• Obteniendo resistencia a las bacterias: se introducen los genes que hagan enzimas que maten a la bacteria. Además, tenemos la posibilidad de hacer la planta insensible a la toxina bacteriana. Incrementando sus defensas naturales por sobreexpresión de genes u ocasionando una muerte celular artificial en el lugar de la infección.
• Debemos afirmar la resistencia a virus debido a, aparte de las técnicas clásicas de intentar con insecticidas e insertar genes de resistencia, a la sobreexpresión mediada por: proteínas, que producen resistencia a virus, Cápsida viral (CP), Replicasas virales (RP), Proteínas de desplazamiento (MP); RNA, Silenciamiento génico postranscripcional (PTGS). Además, tenemos la posibilidad de obtener resistencia por la integración de genes no virales; Incluyendo genes no virales: anticuerpos antivirales, proteínas inhibidoras del ribosoma (RIPs) o genes R de resistencia natural.
• Otra de las resoluciones probables es crear plantas libres de virus, cultivando meristemos, debido a que este no frecuenta estar infectado con el virus, ya que su sistema vascular no está bastante desarrollado y el virus no puede viajar por su floema o xilema y pues poseen una alta tasa metabólica que impide la infección.
• Además, tenemos la posibilidad de ejercer técnicas de termoterapia, quimioterapia o electroterapia que erradican o al menos reducen la concentración del virus, sin embargo, no erradican enteramente la infección.
• Otra de las maneras de evadir el mal a la planta es el control de las plagas: Por medio de insecticidas clásicos, genes de resistencia a las bacterias (ejemplificando, célula de Bacillus thuringiensís esporulante), genes de resistencia a animales (inhibidores de proteasas, colesterol oxidasa, quitinasas...), de resistencia a plantas (inhibiendo sus enzimas digestivas o por medio de lectinas), expresando ciertos genes de virus de insectos en plantas para que las salvaguarde de aquel insecto, por medio de liberación de hormonas que repelan al insecto o atraigan a los depredadores de dichos (aunque tiene ciertos inconvenientes medioambientales). Controlando las malas hierbas debido a herbicidas.

Tolerancia al estrés abiótico

Las plantas son sometidas muchas veces a estrés gracias a condiciones desfavorables en el ambiente físico o químico con las que tratan de sobrevivir por medio de diferentes respuestas. No obstante, nosotros mismos tenemos la posibilidad de promover dicha tolerancia debido a la biotecnología:

• Realizando que hagan más solutos compatibles convenientes para la planta
• Por medio de la sobreexpresión de proteínas LEA (Late Embryogenesis Abundant) que producen más resistencia,
• Controlando la bomba de NA+/H+ tratando minimizar el aumento del Na+ que es el que produce el estrés
• Cambiando las características de las membranas (las más resistentes son las que poseen más grande estructura de grasos insaturados con dobles enlaces) para que aguanten mejor las bajas temperaturas
• Expresando genes que codifiquen proteínas que trabajan como anticongelantes (gen de la AFP)

Fitorremediación

Debido a la función de las plantas de absorción de sustancias tanto fundamentales como no fundamentales, tenemos la posibilidad de realizar la fitorremediación, que se apoya en la utilización de plantas para degradar, asimilar, metabolizar o desintoxicar metales pesados, compuestos orgánicos y radiactivos de ambientes contaminados por Cr, Cu, Fe, Ni, Zn, Pb, combustibles, armas químicas, pesticidas y herbicidas, solventes orgánicos...

Hay diversos tipos dependiendo de qué tipo de contaminación trate y el proceso por el cual la elimine: fitoestabilización, fitoestimulación, fitovolatilización, fitodegradación.

Los resultados positivos de esta práctica son su bajo precio y su velocidad comparada con la elaborada por microorganismos, se puede implantar en monumentales extensiones y crea pocos residuos.

No obstante, el proceso se limita a la hondura de la penetración de las raíces de las plantas y que en ocasiones, si la zona está bastante contaminada, el proceso no puede producirse. Además, se debe considerar que los contaminantes no tienen que pasar al siguiente grado de la cadena trófica.

Producción de compuestos de interés industrial

Si se desea crear compuestos que son demandados por la sociedad de hoy, tenemos la posibilidad de cambiar:

• El metabolismo, por medio de manipulación genética para generar más o menos proporción de producto anhelado, incrementando o reduciendo el flujo de la ruta biosintética, del catabolismo o del número de células productoras.
• Las rutas metabólicas, por medio de ingeniería genética: sobreexpresando los genes de enzimas de biosíntesis de aquel compuesto, importando un gen de otra especie, realizando una actitud unidireccional para eludir que los compuestos se desvíen por otra rama, o, por otro lado, una actitud para que los productos de las ramificaciones vuelvan a la vía deseada, o sobreexpresando componentes de transcripción que extiendan la expresión.

Ejemplificando, de los hidratos de carbono obtenemos celulosa, almidón, azúcares que usamos para papel, textiles, cartón, fármacos, pinturas, plásticos, cosméticos, biocombustibles...

Producción de metabolitos secundarios

Los metabolitos secundarios son metabolitos que regulan las interrelaciones de la planta con el medio que le circunda.

Dichos metabolitos poseen interés comercial debido a que determinan la calidad de alimentos (color, sabor y aroma) y la calidad de las plantas ornamentales (color y aroma). Son usados en la producción comercial de colorantes, fragancias e insecticidas y se utilizan en medicina con actividad antioxidante y antitumoral. Ejemplificando, el tomate con más aroma (debido al s-linalol), la menta con más aroma y gusto (supresión de la expresión del enzima mentofurano sintetasa), incremento de provitamina A en arroz que solucionaría la ceguera, xeroftalmia y muerte de millones de individuos.

Otro ejemplo podría ser el desarrollo de las líneas de Golden Rice que tiene varios β-carotenos (precursor de la provitamina A), ayudan a la síntesis de flavonoides que tienen varios antioxidantes, antitumorales, antiarterioescleróticos y antiinflamatorios. Además, se modifica genéticamente el color de las flores para ornamentación.

En alcaloides tenemos la posibilidad de cambiar la síntesis de dichos, ejemplificando, en Atropa Belladona, que acumula gran proporción de hiosciamina que genera escopolamina, de gran interés en medicina debido a que es un fundamental anticolinérgico. Además, tenemos la posibilidad de averiguar con las plantas para obtener café con bajo grado de cafeína para obtener descafeinado o inclusive lograr que las plantas de tabaco hagan cafeína transformándolas con las 3 metiltransferasas.

Plantas como biorreactores

Buscamos cambiar plantas para utilizarlas como factorías de aditivos alimentarios, biopolímeros (algodón, lino, bioplásticos y biopolímeros proteínicos), producción de péptidos recombinantes con interés biofarmacéutico para la síntesis de vacunas y anticuerpos, producción de enzimas aplicables a la industria textil, papelera, piensos...

Los sistemas que se aplican para la producción de proteínas recombinantes a gran escala son los cultivos de bacterias, levaduras y células animales.

Esta actividad tiene una secuencia de ventajas: permiten una alta producción de biomasa, existe la probabilidad de simple conservación, transporte y repartición debido a que las proteínas recombinantes se almacenan en semillas y tubérculos, lo cual implica un coste más bajo. Tampoco involucran peligros de contaminación con patógenos animales o toxinas microbianas. Si se desea incrementar la escala de producción es sencillo y económico.

Pese a todo lo mencionado, además pudimos encontrar problemas para su aplicación ya existente, la probabilidad de contaminación genética a causa de otras plantas con las que los cultivos modificados genéticamente coexisten, o que aparezcan pesticidas como consecuencia del metabolismo secundario...

Las tácticas tecnológicas para optimizar la obtención de proteína recombinantes en plantas tienen que consumar 3 premisas:

1. Incrementar los niveles de expresión: buscaremos la síntesis más óptima e inhibiremos la degradación del producto.
2. Reducir los precios de purificación, paso que encarece el proceso.
3. Lograr un producto de propiedades idénticas al sintetizado en el sistema de procedencia, (humanizar el producto).

Desarrollo y promesas de la biotecnología verde

Las promesas de la biotecnología agrícola fueron incrementando acorde se ha avanzado en la averiguación. El instructor Francisco Caro puntúa las más relevantes para el desarrollo del medioambiente, como, ejemplificando: incrementar la productividad y minimizar costes, producir creaciones y mejoras en los alimentos y conducir a prácticas agrícolas más "ecológicas" o ayudar a la agricultura sustentable, que usa los recursos con respeto al medio ambiente y sin hipotecar a las generaciones futuras (Iáñez, E. 1997).​

En territorios como USA, China o la India los alimentos transgénicos permanecen integrados en la sociedad ya hace años, y de dichos cultivos se recibe el 50% de la producción mundial de algodón. En el territorio americano, ejemplificando, el algodón Bt, una de las plantas con ADN externo implantado, lleva cultivándose a partir de 1994 (Asaja, 2010; Iáñez, E. 1997).​​

La ingeniería genética vegetal descubre actualmente varias restricciones, más que nada por la corta vida que tiene esta tecnología. No obstante, pese a que todavía está en su niñez, su predominación en la sociedad de España es bastante alta, debido a que la aplicación de la biotecnología a los productos alimenticios está permitida. En 2007, el área de maíz transgénico en España se estimó en algo bastante más de 75.000 hectáreas concentradas en Cataluña (53,6%) y Aragón (40%), aun cuando otras 9 sociedades autónomas sembraron semillas transgénicas. Andalucía cuenta con unas 600 hectáreas de maíz Bt, el exclusivo cultivo autorizado hasta la fecha, designado a ingesta de alimentos animal en comienzo (PALT, 2009).​

Problemática y controversia

El debate sobre la estabilidad de los organismos genéticamente modificados (OGM) se ha estado moviendo en el marco de sus probables implicaciones del medio ambiente y, en la situación de organismos con el propósito de ingesta de alimentos, más que nada tocando el asunto de efectos negativos para la salud de los clientes.

A lo largo de los primeros años de aplicación de las técnicas de ADN recombinante, se establecieron regulaciones concretas para los productos desarrollados por ingeniería genética, una vez que antes las normativas se aplicaban a los productos que pudiesen ser nocivos para los clientes, y no a los procesos o técnicas peligrosas (Muñoz, E. 1996).​

Esta tendencia está respaldada por los procesos que pudiesen activarse tras la implementación de las técnicas de manipulación genética, debido a que esta perjudicaría más que nada al medioambiente en el cual se haga, más que en los productos hechos por las mismas.

Contaminación genética por polinización cruzada

La transferencia horizontal de genes es un producido natural, inclusive entre ciertos microorganismos y plantas, que ha ayudado a veces a la evolución.

La introducción de un gen de una especie filogenéticamente no relacionada que aguanta ciertas agresiones externas, tales como el ataque de un virus, puede transferirse perfectamente a plantas de la misma familia de la genéticamente modificada. A priori no se puede descartar que se produjera una mala hierba resistente a virus, que podría crecer incontroladamente. La cuestión clave no es si hay transferencia horizontal de genes, sino si el producto de dicha polinización cruzada muestra cualquier riesgo (Iáñez, E. 2000).​

La ingeniería genética es una técnica bastante estricta, debido a que lo cual se introduce en la planta es un ADN plenamente caracterizado, o sea, se introduce solo una cantidad del material genético que puede favorecer al vegetal. Empero los conocimientos científicos no tienen la posibilidad de adivinar con precisión cada una de las secuelas de la manipulación de un nuevo organismo al que se le han introducido genes extraños, ni su evolución y relación con otros organismos vivos una vez liberado un transgénico al medio ambiente (PALT, 2009).​

Transgénicos como solución al hambre del mundo

A partir de anteriormente que aparecieran los primeros productos, se habían desarrollado gigantes expectativas en la nueva biotecnología como instrumento clave en el abasto de alimentos. No obstante, se debe rememorar que la tecnología aplicada a la agricultura está en sus comienzos, por lo cual su potencial tardará en reflejarse (Iáñez, E. 1997).

El estado de la biotecnología cambia mucho de unos territorios a otros. En África el caso es bastante deficiente. Empero India, China, Brasil, Egipto, Indonesia y Malasia ya cuentan con programas propios de biotecnología enfocada a optimización de cosechas locales (Iáñez, E. 1997).​ Igualmente, un decidido apoyo de la sociedad universal podría ser de gran ayuda, empero el problema radica en los intereses comerciales de las organizaciones de todo el mundo desarrollado, quienes no parecen interesados en estas ayudas.

El problema de la biotecnología es su concentración en manos de enormes organizaciones, más que nada norteamericanas, que impiden un desarrollo en el desarrollo de una agricultura que posibilite paliar los inconvenientes alimenticios internacionales. Solo 10 multinacionales controlan casi el 70% del mercado mundial de semillas, lo cual supone que los y las agricultoras poseen escasa capacidad de elección (Greenpeace, 2008).

Áreas de trabajo

Las áreas de trabajo son aquellos sectores y usos en general que se le dan a la biotecnología vegetal. En realidad, son muchísimas las áreas de estudio y trabajo, sin embargo, las más destacadas son las siguientes:

• Biotecnología transgénica, también conocida como ingeniería genética.
• Biología sintética.
• Bioinformática.
• Identificación de genes vegetales, que contribuyan a los objetivos de agricultura a nivel mundial.

Beneficios de la biotecnología vegetal

Las ventajas de la biotecnología vegetal radican en los resultados logrados por los diferentes estudios que se hacen. Además, de su contribución a otras ciencias. No obstante, en líneas en general, los resultados positivos de esta ciencia se resumen en los próximos:

• Optimización las propiedades vegetales. La biotecnología es una ciencia que ayuda con sus estudios a la modificación genética de distintas plantas. O sea, puede tomar propiedades genéticas de alguna planta, y traspasarla a otra; pudiendo de esta forma la obtención de una planta con superiores y más beneficiosas propiedades.

En medio de las primordiales propiedades que se mejoran en las plantas, resaltan las próximas:

1. Productividad: se acostumbran mejorar puntos como la resistencia a las plagas, virus, a la sequía, herbicidas. Además, otras funcionalidades como una optimización en el metabolismo, absorción de nutrientes, entre muchas otras.
2. Retraso de la maduración del fruto.
3. Optimización la composición de las plantas, referente a su color, tamaño, olor, entre otros.
4. Optimización su nutrición: las enriquece con vitaminas y optimización todos los procesos nutricionales.
5. Explota la pluralidad natural
6. Al fundamentalmente mejorar una especie de planta, se ayuda a la optimización de la pluralidad natural. Debido a que son más las plantas que hay y con propiedades más fuertes y resistentes.

Generalmente, la biotecnología vegetal es una maravillosa forma de defender a la diversidad biológica y a la naturaleza generalmente.

• Favorece al medio ambiente. Esta ciencia ha contribuido al desarrollo y el cuidado ambiental. Fundamentalmente, pues disminuye la utilización de combustibles fósiles y la labranza de los suelos. Generalmente, es una estupenda elección para minimizar esos males provocados al medio ambiente.
• Auxilia a estudios científicos. Como toda biotecnología, auxilia a diferentes estudios científicos que se conducen a cabo. Generalmente, esta ciencia es una admirable herramienta para poder hacer mejorar los cultivos y las propiedades de las plantas, sin que esto represente un problema para el medio ambiente.