Planta modificada genéticamente

Las plantas genéticamente modificadas se han diseñado para la investigación científica, para crear nuevos colores en las plantas, administrar vacunas y mejorar los cultivos. Los genomas de las plantas se pueden modificar mediante métodos físicos o mediante el uso de Agrobacterium para la introducción de secuencias alojadas en vectores binarios de T-DNA . Muchas células vegetales son pluripotentes , lo que significa que una sola célula de una planta madura se puede extraer y, en las condiciones adecuadas, dar lugar a una nueva planta. Los ingenieros genéticos suelen aprovechar esta capacidad seleccionando células que se pueden transformar con éxito en una planta adulta, la cual se puede cultivar para obtener múltiples plantas nuevas que contengan el transgén en cada célula mediante un proceso conocido como cultivo de tejidos . ^{[ 1 ]}

Gran parte de los avances en el campo de la ingeniería genética provienen de la experimentación con tabaco . Los principales avances en el cultivo de tejidos y los mecanismos celulares de las plantas para una amplia gama de plantas se originaron a partir de sistemas desarrollados en el tabaco. ^{[ 2 ]} Fue la primera planta en ser modificada genéticamente y se considera un organismo modelo no solo para la ingeniería genética, sino también para una variedad de otros campos. ^{[ 3 ]} Por lo tanto, las herramientas y los procedimientos transgénicos están bien establecidos, lo que la convierte en una de las plantas más fáciles de transformar. ^{[ 4 ]} Otro organismo modelo importante relevante para la ingeniería genética es Arabidopsis thaliana . Su pequeño genoma y su corto ciclo de vida hacen que sea fácil de manipular y contiene muchos homólogos de especies de cultivos importantes. ^{[ 5 ]} Fue la primera planta secuenciada , tiene abundantes recursos bioinformáticos y se puede transformar simplemente sumergiendo una flor en una solución de Agrobacterium transformada . ^{[ 6 ]}

En la investigación, se modifican genéticamente las plantas para ayudar a descubrir las funciones de ciertos genes. La forma más sencilla de hacerlo es eliminar el gen y observar qué fenotipo se desarrolla en comparación con la forma silvestre . Cualquier diferencia es posiblemente el resultado de la ausencia del gen. A diferencia de la mutagénesis , la ingeniería genética permite la eliminación dirigida sin alterar otros genes en el organismo. ^{[ 1 ]} Algunos genes solo se expresan en ciertos tejidos, por lo que se pueden unir genes reporteros, como GUS , al gen de interés para visualizar su ubicación. ^{[ 7 ]} Otras formas de probar un gen son modificarlo ligeramente y luego reintroducirlo en la planta para ver si aún tiene el mismo efecto en el fenotipo. Otras estrategias incluyen unir el gen a un promotor fuerte y observar qué sucede cuando se sobreexpresa, forzando la expresión de un gen en una ubicación diferente o en diferentes etapas de desarrollo . ^{[ 1 ]}

Algunas plantas genéticamente modificadas son puramente ornamentales . Se modifican para el color, la fragancia, la forma de la flor y la arquitectura de la planta. ^{[ 8 ]} Las primeras plantas ornamentales genéticamente modificadas comercializadas tenían colores alterados. ^{[ 9 ]} Los claveles se lanzaron en 1997, y el organismo genéticamente modificado más popular, una rosa azul (en realidad lavanda o malva), se creó en 2004. ^{[ 10 ]} Las rosas se venden en Japón, Estados Unidos y Canadá. ^{[ 11 ] [ 12 ]} Otras plantas ornamentales genéticamente modificadas incluyen el crisantemo y la petunia . ^{[ 8 ]} Además de aumentar el valor estético, existen planes para desarrollar plantas ornamentales que utilicen menos agua o sean resistentes al frío, lo que permitiría cultivarlas fuera de sus entornos naturales. ^{[ 13 ]}

Se ha propuesto modificar genéticamente algunas especies de plantas amenazadas de extinción para que sean resistentes a plantas invasoras y enfermedades, como el barrenador esmeralda del fresno en Norteamérica y la enfermedad fúngica Ceratocystis platani en los plátanos europeos . ^{[ 14 ]} El virus de la mancha anular de la papaya (PRSV) devastó los árboles de papaya en Hawái en el siglo XX hasta que se les confirió resistencia derivada del patógeno a plantas de papaya transgénicas. ^{[ 15 ]} Sin embargo, la modificación genética para la conservación de plantas sigue siendo principalmente especulativa. Una preocupación particular es que una especie transgénica puede que ya no se parezca lo suficiente a la especie original como para afirmar realmente que se está conservando la especie original. En cambio, la especie transgénica puede ser genéticamente lo suficientemente diferente como para ser considerada una nueva especie, disminuyendo así el valor de conservación de la modificación genética. ^{[ 14 ]}

Los cultivos modificados genéticamente son plantas modificadas genéticamente que se utilizan en la agricultura . Los primeros cultivos se utilizan para la alimentación animal o humana y proporcionan resistencia a ciertas plagas, enfermedades, condiciones ambientales, deterioro o tratamientos químicos (por ejemplo, resistencia a un herbicida ). ^{[ 16 ]} La segunda generación de cultivos busca mejorar la calidad, a menudo alterando el perfil nutricional . Los cultivos modificados genéticamente de tercera generación pueden utilizarse para fines no alimentarios, incluyendo la producción de agentes farmacéuticos , biocombustibles y otros bienes de utilidad industrial, así como para la biorremediación . ^{[ 17 ]}

Hay tres objetivos principales para el avance agrícola: aumento de la producción, mejora de las condiciones para los trabajadores agrícolas y sostenibilidad . Los cultivos transgénicos contribuyen mejorando las cosechas al reducir la presión de los insectos, aumentar el valor nutritivo y tolerar diferentes estrés abióticos . A pesar de este potencial, a partir de 2018, los cultivos comercializados se limitan principalmente a cultivos comerciales como el algodón, la soja, el maíz y la canola, y la gran mayoría de los rasgos introducidos proporcionan tolerancia a los herbicidas o resistencia a los insectos. ^{[ 17 ]} La soja representó la mitad de todos los cultivos genéticamente modificados plantados en 2014. ^{[ 18 ]} La adopción por parte de los agricultores ha sido rápida, entre 1996 y 2013, la superficie total de tierra cultivada con cultivos transgénicos aumentó en un factor de 100, de 17 000 kilómetros cuadrados (4 200 000 acres) a 1 750 000 ^km²  ( 432 millones de acres). ^{[ 19 ]} Geográficamente, sin embargo, la difusión ha sido muy desigual, con un fuerte crecimiento en América y partes de Asia y poco en Europa y África. ^{[ 17 ]} Su difusión socioeconómica ha sido más uniforme, con aproximadamente el 54% de los cultivos transgénicos mundiales cultivados en países en desarrollo en 2013. ^{[ 19 ]}