S h a i s t a N a q v i , C h a n g f u Z h u , G e m m a Fa r r e , K o r e e n R a m e s s a r , L u d o v i c B a s s i e , J u r g e n B r e i t e n b a c h ,

D a r i o P e r e z , G a s p a r R o s , G a r h a r d S a n d m a n n , Te r e s a C a p e l l a n d P a u l C h r i s t o u

Transgenic multivitamin corn through biofortification of endosperm with three

vitamins representing three distinct metabolic pathways

Universidad Autónoma de Baja

California

Facultad de Ingeniería, Arquitectura y

Diseño

Bioingeniería

Materia: Procesos Biotecnológicos

Daniel Fernández Nolasco

daniel.fernandez.nolasco@uabc.ed

u.mx

Desafíos de la investigación

Más del 50% de la población padece deficiencia de

vitaminas

Cultivos transgénicos con mayor contenido

vitamínico

Solo ha sido posible mejorar vitaminas individualmente

Papa y Arroz β-carotenoMaíz Rico en lisina

Lechuga Rica en hierro

La ausencia de Vitaminas refleja el hecho de que las rutas metabólicas

correspondientes están ausentes, truncadas o inhibidas en el

endosperma

Objetivo

Incrementar simultáneamente los niveles de β-caroteno, ascorbato y folato en el endosperma de

una variedad sudafricana de maíz blanco de élite (M37W).

Técnicas para el mejoramiento

QTL-Quantitative trait locus

Locus cuya variación de sus alelos esta asociada a un cambio cuantitativo.

• Número de QTL que afecten los niveles vitamínicos

• Impacto de cada QTL en el fenotipo nutricional

• Capacidad para localizar cada QTL

Ingeniería multigenética

Transferencia de ADN directa por bombardeo

de partículas• Usa procesos físicos

para lograr la transformación de plantas de cultivo

• No depende de bacterias

• No es limitado por tipo de célula, especie o genotipo

Metodología y Resultados

Vectores de expresión y plantas transgénicas

Se transformaron embriones cigóticos inmaduros (10-14 días) de M37W

mediante bombardeo de partículas metálicas recubiertas con las siguientes

casetes de expresión:

LMW Glutenina de trigo HorP D-hordeína de cebadanos Nopalina sintasaSSU S.U. pequeña de rubisco de guisanteADPGP Glucosa pirofosforilasa de arroz

Zmpsy1 Fitoeno sintasaPacrtl Fitoeno desaturasa de patógeno OsdharDehidroascorbato reductasaEcfolE GTP ciclohidrolasa de E.coli

PCR Northern blot

• ≈75 plantas analizadas • PCR con 3 primers por cada gen

Análisis de elementos transformantes

Los fragmentos de transgenes pueden ser detectados por PCR

pero fallan al expresar un producto

Análisis de niveles de β-Caroteno en las plantas trangénicas

Se obtuvo169 veces más la cantidad normal de β-

Caroteno

Ruta metabólica de producción de β-Caroteno

Ruta metabólica de la producción de ascorbato

La expresión del gen dhar aumentó 6 veces

más los niveles de ascorbato

Ruta metabólica de producción de folato

La modificación del maíz blanco aumentó al doble la cantidad de

folato

Composición de carotenoides y otros elementos en M37W y L1-L6

Conclusiones

Se demostró que el maíz transgénico puede ser diseñado para aumentar los productos de 3 rutas

metabólicas distintas

Se lograron aumentar los niveles de carotenoides excediendo por mucho los niveles logrados por

reproducción convencional

Se alcanzaron niveles favorables de vitaminas de acuerdo a la ingesta diaria recomendada, logrando

cubrir el total de β-caroteno, una adecuada cantidad de folato y 20% aprox. de la ingesta recomendada de

ascorbato.

GRACIAS