Cultivos modificados genéticamente mediante biotecnología

The usefulness of the genetically modified organisms (GM) as a tool in research to generate knowledge is undeniable. However, GM crops are very controversial. Currently, public opinion has been polarized into groups that fervently defend its use and groups with an equally opposite opinion. This manuscript reviews briefly the status of GM crops and the current legislation; what defines a crop to be considered as GM and the process for its commercialization within the European Union. The existing controversy around GM crops and whether the legislation should be revised or updated in any of its aspects is also exposed.  La utilidad de organismos modificados genéticamente (MG) en investigación como una herramienta para generar conocimiento es indiscutible. Sin embargo, los cultivos MG generan mucha polémica. En la actualidad, la opinión pública se ha polarizado en grupos que defienden su uso fervientemente y grupos con una opinión igualmente contraria. En este escrito se repasa brevemente el estado de los cultivos MG y la legislación vigente; que define que un cultivo sea considerado MG y cuál es el proceso para su comercialización dentro de la Unión Europea. También se discute sobre la polémica existente en torno a los cultivos MG y si la legislación debería ser revisada o actualizada en alguno de sus aspectos

A critical assessment on the short-term response of microbial relative composition in a mine tailings soil amended with biochar and manure compost

Phytomanagement of tailings requires the use of soil conditioners to favour plant establishment, but their benefits on soil microbial composition need to be assessed. The goal of this work was to evaluate the effect of two organic amendments, manure compost and biochar, on soil bacterial and fungal composition at metallic mine tailings. The addition of compost caused stronger effects in most of soil parameters and microbial composition than biochar, especially at the initial stage of the experiment. However, the higher dependence on labile organic carbon for some bacterial groups at the treatments containing compost determined their decay along time (Flavobacteriales, Sphingobacteriales) and the appearance of other taxa more dependent on recalcitrant organic matter (Xanthomonadales, Myxococcales). Biochar favoured bacterial decomposers (Actinomycetales) specialised in high lignin and other recalcitrant carbon compounds. Unlike bacteria, only a few fungal orders increased their relative abundances in the treatments containing compost (Sordariales and Microascales) while the rest showed a decrease or remained unaltered. The mix biochar-compost may result the best option to support a more diverse microbial population in terms of soil functionality that is able to decompose both labile and recalcitrant carbon compounds. This may favour the resilience of the system against environmental stressors.Financial support for this research was provided by FEDER/Ministerio de Ciencia e Innovación-Agencia Estatal de Investigación-Project CGL2017-82264-R. The experiment was performed at the facilities of the Instituto of Biotecnología Vegetal (IBV) of the Universidad Politécnica de Cartagena. We thank Borja Rojas from IBV for its help in bioinformatics processing and Dr. Francisco J. Jiménez from BIOCYMA, Consultora en Calidad y Medio Ambiente (Murcia) for his help in field sampling

Design of guide RNA for gene editing of Gigantea in Solanaceae

[SPA] El sistema CRISPR Cas9 se ha convertido hoy en día, en la tecnología de edición genómica más utilizada en el mundo científico. Aunque se encuentra en constante evolución, uno de los principales problemas que persiste es la falta de herramientas bioinformáticas sólidas para el diseño de ARN guía (gRNA) para diferentes especies con alta efectividad y especificidad. Aquí, describimos la metodología de diseño y generación de sgRNAs para la edición del genoma a través la tecnología CRISPR/Cas9 en Solanáceas. [ENG] The CRISPR/Cas9 system nowadays has become the most used genome editing technology in the scientific world. Although this technique is in constant evolution, one of the main problems that persists is the lack of solid bioinformatics tools for the design of guide-RNAs (gRNA) for different species with high effectiveness and specificity. Here, we describe the methodology of design and generation of gRNA for genome editing through CRISPR/Cas9 technology in Solanaceae.Quisiera agradecer al Instituto de Biotecnología Vegetal (IBV), especialmente a mi director y codirector de tesis, la Dra. Julia Weiss y al Dr. Cesar Petri Serrano por su disposición y su valioso asesoramiento. Esta obra forma parte de los proyectos BFU-2013-45148-R y Seneca 19398/PI/14

Agrobacterium-mediated genetic transformation of Petunia for gene silencing using Kanamycin as the selection agent.

[SPA] La bacteria del suelo Agrobacterium tumefaciens, es un patógeno vegetal responsable de la inducción de tumores en dicotiledóneas. Debido a su capacidad de transferir un segmento muy especifico de ADN a células vegetales es el método más frecuentemente utilizado para la introducción de genes en plantas, la sobreexpresión de genes o el silenciamiento génico. En este documento se trata de la transformación de la planta modelo Petunia mediada por Agrobacterium tumefaciens. [ENG] The soil bacterium, Agrobacterium tumefaciens, is a plant pathogen responsible for tumour induction in dicotyledonous plants. Due to its ability to transfer a very specific segment of DNA to the plant cells, it is nowadays the most frequently method used for the introduction of genes into plants cells, overexpression of genes or for gene silencing. This manuscript deals the transformation of the plant model Petunia mediated by Agrobacterium tumefaciens.Quisiera agradecer al Instituto de Biotecnología Vegetal (IBV), especialmente a mi director y codirector de tesis, la Dra. Julia Weiss y al Dr. Cesar Petri Serrano por su disposición y su valioso asesoramiento. Esta obra forma parte de los proyectos BFU-2013-45148-R y Seneca 19398/PI/14

Metabolomics and biochemical approaches link salicylic acid biosynthesis to cyanogenesis in peach plants

Despite the long-established importance of salicylic acid (SA) in plant stress responses and other biological processes, its biosynthetic pathways have not been fully characterized. The proposed synthesis of SA originates from chorismate by two distinct pathways: the isochorismate and phenylalanine (Phe) ammonia-lyase (PAL) pathways. Cyanogenesis is the process related to the release of hydrogen cyanide from endogenous cyanogenic glycosides (CNglcs), and it has been linked to plant plasticity improvement. To date, however, no relationship has been suggested between the two pathways. In this work, by metabolomics and biochemical approaches (including the use of [C-13]-labeled compounds), we provide strong evidences showing that CNglcs turnover is involved, at least in part, in SA biosynthesis in peach plants under control and stress conditions. The main CNglcs in peach are prunasin and amygdalin, with mandelonitrile (MD), synthesized from phenylalanine, controlling their turnover. In peach plants MD is the intermediary molecule of the suggested new SA biosynthetic pathway and CNglcs turnover, regulating the biosynthesis of both amygdalin and SA. MD-treated peach plants displayed increased SA levels via benzoic acid (one of the SA precursors within the PAL pathway). MD also provided partial protection against Plum pox virus infection in peach seedlings. Thus, we propose a third pathway, an alternative to the PAL pathway, for SA synthesis in peach plantsThis work was supported by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (Project AGL2014-52563-R). PDV and CP thank CSIC and UPCT, respectively, as well as the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness for their ‘Ramon & Cajal’ research contract, co-financed by FEDER funds. We also acknowledge Prof. Manuel Acosta Echeverría for his very useful commentaries and discussion

The importance of native microbial communities in the sustainability of vegetation for the phytomanagement of semiarid mine tailings

[SPA] La presente propuesta de tesis doctoral busca aportar soluciones científico-técnicas para el fitomanejo de residuos mineros en la Sierra de Cartagena-La Unión, como parte de una estrategia de restauración ambiental sostenible a largo plazo. El objetivo general de la tesis doctoral es valorar en qué medida la adición de enmiendas orgánicas (combinación compost/biochar) y/o establecimiento de plantas pueden afectar a la estructura de las comunidades microbianas autóctonas y desencadenar procesos de evolución edáfica que redunden en la mejora de la funcionalidad del suelo desde el punto de vista microbiológico, incidiendo en aspectos relacionados con los cambios en la microbiología del suelo y el comportamiento de especies vegetales autóctonas (biomasa, acumulación de metales) dentro del contexto del fitomanejo de residuos mineros en zonas semiáridas. [ENG] This proposal of PhD thesis will focus on proposing suitable scientific and technical alternatives for the phytomanagment of metal(loid) enriched mine tailings in the Sierra of Cartagena-La Unión (SE Spain). Thus, a strategy for the environmental restoration at middle-long term will be implemented. The main goal of the project is to evaluate the effects of the addition of organic amendments (combination compost/biochar) and/or of plant growth on the structure of native microbial communities and the improvement of edaphic parameters for the phytomanagement of mine tailings in semiarid areas. The enhancement of soil functionality will be assessed attending to microbiological changes, including the structure of microbial populations and the behaviour of pioneer plant species (plant biomass, metal uptake).Financial support for this research was provided by FEDER/Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades – Agencia Estatal de Investigación-Project CGL2017-82264-R. We acknowledge N. Andreu Somavilla and J. Ponomarenko from CGR by their help in data processing. We also acknowledge Julia Muñoz Fructuoso from IBV-UPCT for her help and assistance in lab analytical procedures

Influence of edaphic factors, vegetation and bacterial composition on the sustainability of phytomanagement at semiarid mine tailings

[SPA] Los depósitos de lodos de flotación son considerados un grave problema medio ambiental debido a la presencia de elevadas concentraciones de metales pesados. Con la intención de alcanzar su restauración, se han propuesto técnicas de fitomanejo consistentes en formar una cubierta vegetal estable sobre sus superficies. Para conseguir esto, puede ser beneficioso contar con una comunidad bacteriana adaptada a las condiciones adversas específicas de estos residuos. El objetivo de este proyecto fue evaluar qué factores (edáficos, vegetación y composición bacteriana) determinan la funcionalidad del suelo durante los procesos de fitomanejo en zonas mineras semiáridas. El estudio reveló que la vegetación presente en los depósitos mineros fue capaz de estimular, a pesar de las condiciones edáficas deficientes, el desarrollo de una comunidad bacteriana organotrófica implicada en ciclos biogeoquímicos de nutrientes, y por lo tanto, con capacidad para apoyar la sostenibilidad a largo plazo del sistema.[ENG] Mine tailings piles are considered one of the most environmental damaging anthropogenic issues worldwide due to the occurrence of high metal(loid)s concentrations. In order to achieve tailings’ restoration, phytomanagement has raised up as an interesting alternative, which consists of improving a self-sustaining vegetation cover. In this process the bacterial community, adapted to extreme conditions, may play an important role. The objective of this work was to elucidate which factors, including edaphic, vegetation and bacterial composition aspects, determine soil functionality in the phytomagement of mine tailings piles in semiarid areas. The presence of plants in vegetated patches at tailings revealed a positive effect on soil fertility and microbiological indicators, stimulating the presence of bacterial orders involved in key biogeochemical cycles. This functionality of impacted tailings sites, which even showed unfavourable edaphic conditions, may support its long-term sustainability.Proyecto financiado por FEDER/Ministerio de Ciencia e Innovación–Agencia Estatal de Investigación. Proyecto CGL2017-82264-R

Silencing of the GIGANTEA1 gene in Petunia hybrida affects the vegetative development

[SPA] Las plantas han desarrollado una organización compleja para hacer frente a los cambios ambientales, sincronizando sus procesos fisiológicos y metabolismo con la rotación del eje de la Tierra. Este ritmo está regulado por el reloj circadiano, un intrincado sistema basado en un conjunto de genes llamado oscilador, que forma varias respuestas cíclicas de transcripción y traducción. GIGANTEA (GI), una proteína nuclear específica de la planta, es un gen que pertenece al ciclo de la tarde del sistema génico, que regula el ritmo circadiano. Este gen se caracteriza por sus acciones pleiotrópicas, que incluyen el tiempo de floración, el crecimiento y la defensa contra patógenos. Aquí mostramos cómo el silenciamiento específico del gen GI, a través de la técnica de interferencia de ARN, afecta el desarrollo vegetativo en Petunia. [ENG] Plants have developed a complex organization to cope with environmental changes, synchronizing their physiological processes and metabolism with the rotation of the Earth’s axis. This rhythm is regulated by the circadian clock, an intricate system based on a set of genes called the oscillator, forming several feedback loops of transcription and translation. GIGANTEA (GI), a plant-specific nuclear protein, is a gene belonging to the evening loop of the circadian gene regulatory system. This gene is characterized by its pleiotropic actions, including flowering time, growth and defense against pathogens. Here we show how the specific silencing of the GI gene, through the RNA-interference technique, affects the vegetative development in Petunia.Quisiera agradecer al Instituto de Biotecnología Vegetal (IBV), especialmente a mi director y a mis codirectores de tesis, la Dr. Julia Weiss, al Dr. Cesar Petri Serrano y al Dr. Marcos Egea Gutiérrez-Cortines por su disposición y su valioso asesoramiento. También quisiera agradecer la Beca de Especialización Científica y Técnica asociada a actividades de I+D+i de la UPCT (Ref: B-065/16). Esta obra forma parte de los proyectos BFU-2013-45148-R y Seneca 19398/PI/14

Transformación genética del albaricoquero (Prunus armeniaca L.), mediada por Agrobacterium, y regeneración de plantas transformadas

Tesis doctoral, Departamento de Biología Vegetal de la Universidad de Murcia.-- Fecha de defensa: 23/07/2005. Calificación: Sobresaliente cum laude.En esta tesis se ha optimizado un protocolo de regeneración a partir de material varietal de ‘Helena’ y ‘Canino’ de albaricoquero (Prunus armeniaca L.). Mediante el estudio de los diversos factores que afectan la transformación de material adulto, se ha establecido por primera vez un protocolo eficiente de transformación mediada por Agrobacterium tumefaciens de una variedad comercial de albaricoquero. El diseño de una estrategia de selección gradual con paromomicina ha permitido la regeneración de plántulas transformadas con los genes marcadores nptII y sgfp o gus, con las eficiencias más elevadas que se han publicado hasta el momento para transformar material varietal en especies del género Prunus, aunque la baja viabilidad de las yemas transformadas redujo el número final de plantas obtenidas. El protocolo establecido en esta tesis sienta las bases que permitirán la introducción de genes de interés agronómico y comercial, modificando de manera discreta variedades élite aceptadas y establecidas en el mercado.Peer reviewe

Transformación genética del albaricoquero (Prunus armeniaca L.), mediada por Agrobacterium, y regeneración de plantas transformadas

En esta tesis se ha optimizado un protocolo de regeneración a partir de material varietal de ‘Helena’ y ‘Canino’. Mediante el estudio de los diversos factores que afectan la transformación de material adulto, se ha establecido por primera vez un protocolo eficiente de transformación mediada por Agrobacterium tumefaciens de una variedad comercial de albaricoquero. El diseño de una estrategia de selección gradual con paromomicina ha permitido la regeneración de plántulas transformadas con los genes marcadores nptII y sgfp o gus, con las eficiencias más elevadas que se han publicado hasta el momento para transformar material varietal en especies del género Prunus, aunque la baja viabilidad de las yemas transformadas redujo el número final de plantas obtenidas. El protocolo establecido en esta tesis sienta las bases que permitirán la introducción de genes de interés agronómico y comercial, modificando de manera discreta variedades élite aceptadas y establecidas en el mercad