La ingeniería genética vegetal implica la introducción intencional de ADN extraño en el genoma vegetal. Los dos métodos de transformación más utilizados son la transformación mediada por Agrobacterium y la liberación de partículas biolísticas.
Agrobacterium tumefaciens es una bacteria del suelo que transfiere naturalmente un segmento de su plásmido Ti (T-ADN) a las células vegetales. El T-ADN está flanqueado por secuencias de borde izquierdo y derecho reconocidas por el complejo proteico Vir de la bacteria. En los sistemas de vectores binarios, el T-ADN que porta el gen de interés y un marcador seleccionable se clona en un plásmido pequeño, mientras que las proteínas Vir se proporcionan en trans mediante un plásmido auxiliar en la misma cepa de Agrobacterium.
La transformación mediada por Agrobacterium es el método de elección para plantas dicotiledóneas y muchas monocotiledóneas. Los métodos de disco de hoja, cocultivo e inmersión floral exponen los tejidos vegetales a Agrobacterium. El método de inmersión floral, ampliamente utilizado para Arabidopsis, implica sumergir las flores en desarrollo en una suspensión de Agrobacterium, transformando el gametofito femenino.
La transformación biolística (cañón de genes) acelera microproyectiles recubiertos de ADN hacia las células vegetales usando helio comprimido. Las partículas penetran la pared celular y la membrana, entregando ADN directamente al núcleo o al cloroplasto. Este método es efectivo para plantas recalcitrantes a Agrobacterium, incluyendo cereales como trigo y maíz, y para la transformación de cloroplastos.
La selección de células transformadas utiliza genes marcadores que confieren resistencia a antibióticos o herbicidas. Los marcadores seleccionables comunes incluyen nptII (resistencia a kanamicina), hpt (resistencia a higromicina) y bar (resistencia a fosfinotricina). Los genes reporteros como gus (β-glucuronidasa) y gfp (proteína verde fluorescente) permiten la identificación visual de tejidos transformados.
Los genes marcadores seleccionables pueden eliminarse en generaciones posteriores utilizando sistemas de recombinación sitio-específica como Cre-lox o FLP-FRT. La transformación libre de marcadores produce plantas sin genes de resistencia a antibióticos, abordando preocupaciones regulatorias y de aceptación pública.
Las aplicaciones incluyen cultivos resistentes a herbicidas (Roundup Ready), cultivos Bt resistentes a insectos, contenido nutricional mejorado (Arroz Dorado), tolerancia a la sequía y producción de proteínas farmacéuticas en plantas. La edición del genoma mediante CRISPR-Cas9 está reemplazando cada vez más los enfoques transgénicos tradicionales.
