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New Breeding Techniques (NBTs) – Una nueva era en el mejoramiento de
plantas.
Humberto PrietoBioquímico, Dr. en Bioquímica
Estación Experimental La Platinahprieto@inia.cl
2010:NBTs
EVOLUCIÓN DEL MEJORAMIENTO GENÉTICO VEGETAL
Cruzamientos Mutagénesis Selecciónasistida pormarcadores
(MAS)
Transformacióngenética
NBTs
• Cisgenia (e intragenia)
• Tecnología de nucleasas zinc-finger
• Mutagénesis dirigida por oligonucleótidos
• Metilación de DNA dependiente de RNA
• Agro-infiltración
• Injertación de variedades no-GM sobreportainjertos GM
• Mejoramiento Reverso
• Genómica sintética
Principales requerimientos para abordar el Mejoramiento de Precisón
(Precision Breeding)
• Técnicas de cultivo in vitro
• Transformación genética
• Conocimiento de los genomas a trabajar
• El mejorador trabaja de forma directa y específica con variaciones moleculares que estánvinculadas a (o que generan) fenotipos de interés agronómico.
• Información Clave: Los genomas.
Mutagénesis poroligonucleótidos
Mutagénesis Mutagénesis dirigida por óligos
Cisgenia
Plasmidio Ti
Agrobacterium tumefaciens
Cromosoma
Célula vegetal
Genoma
Gen 1
Gen 2
Gen 3
Promotor Secuencia Terminadorcodificante
Promotor Secuencia TerminadorGen 1 codificante Gen 1
Gen 1
Promotor Secuencia TerminadorGen 2 codificante Gen 3
Gen 1
Transgenia
Cisgenia
Intragenia
RB LBDRTerminador
MybA1 CDS ULAnk-Prom
All-Grape
AT-Rich
Plant derived Transfer DNAs
CDS
WT N. benthamiana
TG N. benthamiana + ALL-G
V4 V6V5 V7
RNA interferente y técnicas asociadas
RNA interferente (RNAi): control de la expresión de un gen
AGO1
siRNAs (plants)
Nucleus
RDR6 or RDR1 // RNA pol II
DCL2 or DCL4
(A)nCAP
CAP (A)n
mRNA levels decreased
Cytoplasm
HEN1
AGO1 RISC
21- or 22-nt
miRNAs
Nucleus
Pol II
DCL1
DCL1
CAP (A)n
mRNA levels decreased
Cytoplasm
HASTY
HEN1
RISC MaturemiRNA
(A)nCAP
Vástago no GM
PortainjertoGM
Injerto
Injertación
Silenciamiento a larga distanciadependiente de RNA
Virus
Metilación
Metilación dependiente de RNA
Edición de genomaspor nucleasas
Edición de Genomas porNucleasas
Site Directed Nuclease type 1SDN1
Site Directed Nuclease type 2SDN2
Site Directed Nuclease type 3SDN3
Nucleasas de dedos de Zinc (ZFNs)
TALEN: transcription activator-likeefector nucleases (nucleasas efectoras
tipo activador de transcripción)
+
cas protospacer
lider repeat
CRISPR/casclustered regularly interspaced short palindromic repeats
Un sistema
(immune)
adaptativo enbacterias
por ejemplo: Streptococcus
pyogenes
ATCTCCATCTTCTTCTCCTGTCTTTTCTCTTTCACGGTCTGTTTTTCGTTCTTGTTTTGAAAATGACTGGAGCAGACACGGCTCGGACTGTGATTGGTATTATTGGTATGTTCTTTATTTTGAGCCTTTTGCGTTTTGGACGGTATGCTTTTCTCGTTTGGTTAGGAAGAAAATTAGGTGGGAAAAGAAAACTCAAGATCTTCTGGTGAAGTTCTTGCTGTGAAGTTTTTCTTCT
TTCTCATTAATGTTGAGATCATAACTAACCTTTTTTTTTTTCTCTCGGTACAGGGAATGTCATCTCCTTCGCACTATTCGCCTCTCCGTCGTACGTCTTTGATCACTATAACGAGGGG
CTAACTTTTTCTTGCTATCCAAACAAGATTAGTTAACTGCTCGGAAGAGAAGATTTGGATTTTTTTTTTCCTTTTTTATTTTGTTTTGTTAATAATTAAATTGAAGCGATTGTATGTG
TTTATGGTTGCAGTCCAACATTTTGGAGAATATGGAAGAAGAGATCAGTGGAGGAGTTCAGTCCAGATCCGTACCTAGCCACAGTGATGAACTGCATGTTTTGGATCTTCTATGGACT
ACCAGTAGTCCATCCAAACAGTACTCTGGTGGTGACCATCAACAGCATTGGGCTTGCAGTCGAGTTGATTTACCTCACCATCTATTTCGTATTTGCTCCCAACAAAGGCCGGGTATGC
GTCAAATCATTTCATTCTTCTCTTTAACTTACTTCCCATCTGAACCGAATGAATATGAATACGAATCACAGGTTGTTAGGTTGTTGAAAATTGAAATCCAATATGGGTTATGGGTAAC
GTCATGAATCATGATTGGATATATGATTACGTCATGAATCATGATTGAATTTTAAATTTTAGAGTTCGTTTGATAGTGATTTAATTTGAGTTGTTTGATATAATAATGTTTGTTATCT
ACATTGATTTGAATATGACTATGGCTTTTACAATATTTTTTTATTAATTATATTTCATATATTTTTTTTGGGCAAAGATGTATTATCTTTGATGATTTTATATACTATATATTTGATC
GGTGAATATATGAAATTTAAATTATTTTTAAAGGATTCTTATTTATACTTTTCTTGAGAACAAGTAGTAGTGATATCAAACATAATCCCTTTTGATTAGGATAAAGATATGAGTAAAG
AGAGTTTCATGTTGAATTTGGATTTTTTTGGGCTCGATTAATTATTATTAATAGAAAAGAAATCATGATATACCATATCAAAGACAATCCCCTTTGATTAAAATAAAGATACGAGTAT
GAAGGGTTTCACTTTGAATTTGGATTTTTTTGGACTCTTGCTATTAATTGTTAGAAAAGAAATCATGATATACCATTTTAGATACTATCTTTGATCAATGAATATATGAAATTTAAAT
TATTTTTAGGAATTCAGAGGATTCCTATTTTATATGGAAACTTTTTTTTTTTGGATTTATAGTACTGATATCAAACAAAATCCCCTTTGATTAAAATAAAAATACGGGTATGGAAGGT
TTTTTGGATTTTTTTGGACTCTTGCAATTGATTGTTATTAATAGAAAAGAAATCTCACTGTTATCCTTTTAATCTTCATGGCTGTAAATCGATATCAGATAGAGTCCAGGAAGGTTTT
ATTTATAGTAAATAAATCATATTGTTATTGTTTGAATCTTCATGGGATACGGCTTGGTTGGTATGCAGTTGAAGGTAATAGGTGTGCTTTGCCTGGAATTG
VvSweet4
VvSweet4 Editado
G16 TCACGGTCTGTTTTTCGTTCTTGTTTTGAAAATGACTGGAGCAGACACGGGAAGGTTTTATTTATAGTAAATAAATCATATTGTTATTGTTTGAATCTTCATGGGATACGGCTTGGTTGG
G14, G15 TCACGGTCTGTTTTTCGTTCTTGTTTTGAAAATGACTGGAGCAGACACGGGAAGGTTTTATTTATAGTAAATAAATCATATTGTTATTGTTTGAATCTTCATGGGATACGGCTTGGTTGG
G18, G19, G21, G22, G23 TCACGGTCTGTTTTTCGTTCTTGTTTTGAAAATGACTGGAGCAGACACGGGAAGGTTTTATTTATAGTAAATAAATCATATTGTTATTGTTTGAATCTTCATGGGATACGGCTTGGTTGG
G25 TCACGGTCTGTTTTTCGTTCTTGTTTTGAAAATGACTGGAGCAGACACGAGGAAGGTTTTATTTATAGTAAATAAATCATATTGTTATTGTTTGAATCTTCATGGGATACGGCTTGGTTGG
G2, G7, G9 TCACGGTCTGTTTTTCGTTCTTGTTTTGAAAATGACTGGAGCAGACACGGGAAGGTTTTATTTATAGTAAATAAATCATATTGTTATTGTTTGAATCTTCATGGGATACGGCTTGGTTGG
Guía 1 – sitio de corte
Guía 2 – sitio de corte
Partidor Sentido
Partidor Antisentido
Estudio zona de edición gen SWEET vides
El entorno
Terapéutica
Agricultura
La perspectiva(CRISPR)
Se establece el términoCRISPR y se determina
Cas9 (Jansen et al.)
Se demuestra que CRISPR Cas funcionan
como sistema bacterianoantifagos (Barrangou y
Horvath)
CRISPR-Cas se usa comoSistema de edición
(Doucha y Carpentier)
US llama a moratoria para uso en embriones
humanos
Se encuentra Cpf1, unanuclease más precisaque Cas (Zhang et al.)
Se aprueba el uso de CRISPR para cambios
permanentes enembriones humanos
(UK)
US-NIH aprueba primer ensayo clínico CRISPR-
Cas contra cáncerCRISPR/Cas: Una tecnología de impacto mayor en salud
Se encuentransecuencias repetidas
interespaceadasagrupadas en genomasde bacteria (Mojica et
al.)
Descubrimiento Aplicación Uso en humanos / optimización
Se establecefuncionamiento de
gRNAs y Cas (Deltchevaet al.)
CRISPR-Cas se usa enratón y células humanas
(Zhang et al.)
Octubre 2017…
Cas 9 modificada para cambiar residuos AT a
GC (Oct 4) // Tecnología“Base Editing”
Cas 13: edición de RNA por reemplazo de
residuos A por I (Oct 25) //
Tecnología “REPAIR”;
Cas 13 modificada para edición de RNA (Oct 25)
Regulaciones
Inserción de DNA exógeno
Cambio discreto en
DNA
Sin cambioen DNA
Alc
ance
de
l cam
bio
gen
étic
o
SDN1
SDN2
ODM
SDN3Cisgenia
Intragenia
Agroinfiltración
Injertación
RNAi
Transgenia
Nueva combinación de material genético
No OGM OGM
Regulación NBTs
Categoría 1: Introducción transitoria del ADNdurante un paso intermedio del desarrollodel producto final.
El producto final es similar y no se distinguede los productos desarrollados pormejoramiento convencional.
Categoría 2: Introducción estable del ADN durante un paso intermedio del desarrollo del
producto final.
El producto final es similar y no se distingue de los productos desarrollados por mejoramiento
convencional.
Categoría 3: Integración estable del ADN
El producto final es similar a un transgénico, salvo el caso del uso de genes de la misma
especie (cisgenia)
Regulación NBTs(enfoque Chile)
Foco en:
Muchas gracias!
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