miniaturadeimagen|Semilla sintética de meristemas somaticos de Nicotina tabacum. La Biotecnología es el conjunto de técnicas que utilizan organismos vivos o partes de ellos para obtener productos o modificarlos, para mejorar plantas o animales, o para desarrollar microorganismos con fines bien determinados, es decir, para la obtención de bienes y servicios. La biotecnología vegetal es la específica de las plantas.

Según el Convenio sobre la Diversidad Biológica (CDB) de 1992: es toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos y sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos, para usos específicos.

La biotecnología comprende conocimientos de muchas áreas de la ciencia como agricultura, bioquímica, biología celular y molecular, inmunología, virología, industria de alimentos, fisiología vegetal, salud…

Puede que en ciertas regiones de un país se cultive un producto en específico. Las constantes sequías, seguidas por las lluvias y tormentas eléctricas excesivas, tienden a arruinar la productividad de lo que se está cultivando, por lo que los responsables de dicho producto deben encontrar una solución para no perder la cosecha. Se acude a aguas negras, fertilizantes, pesticidas, y un sinfín de sustancias dañinas no solo para el suelo, sino también para el organismo de los consumidores de este producto. Es aquí donde entra la ética, ya que se debe crear una buena producción pero también debe erradicarse todo tipo de sustancia que dañe a los consumidores. Pero ocurre que con tal de producir las cantidades necesarias, y no afectar los ingresos de la industria, se emplean este tipo de químicos que muchas veces no cumplen con los niveles de calidad esperados, y resultan económicos para el responsable, quien, además, también busca no elevar mucho los gastos.

Lo que hace la biotecnología es buscar algún tipo de fertilizante que sea apto tanto para las plantas como para los consumidores. Esto se logra con un complejo trabajo de investigación, ya que lo que utiliza un ingeniero en biotecnología principalmente son organismos: bacterias, hongos, insectos, en fin, una diversa cantidad de organismos o microorganismos son empleados durante la investigación, hasta que se obtiene el producto deseado: un fertilizante eficiente, que haga que las plantas resistan tanto las fuertes sequías como las abundantes lluvias, y que a su vez no dañe la salud de quienes las consumen. Biotecnología clásica frente a biotecnología moderna Como la biotecnología comprende conocimientos de distintas áreas de la ciencia, como fisiología vegetal, celular y molecular, inmunología, bioquímica… podemos considerar tres etapas conceptuales, relacionadas con los avances de conocimientos en estas ciencias: Biotecnología tradicional: es la que no tiene base científica. Se puso en práctica en Mesopotamia con el vino en el 5000-4000 ac; con la fabricación de la cerveza por los sumerios en el 6000 a.c, o la fabricación del pan en 4000-3000 a.c gracias a los egipcios. Biotecnología clásica: es la considerada de los siglos XIX- XX cuando empiezan a entenderse los procesos de la biotecnología tradicional. Implica, por ejemplo, la regeneración de plantas a partir de partes de ellas mismas. Biotecnología moderna: desde 1970 donde se conoció la tecnología del ADN recombinante, que consiste en una molécula de ADN artificial formada de manera deliberada in vitro por la unión de secuencias de ADN y que proviene de dos organismos de especies diferentes que normalmente no se encuentran juntos.

Clásica Moderna Se conoce desde los principios de la humanidad. Iniciada con el desarrollo de la agricultura (domesticación: transformación de las especies silvestres en cultivables, implica una selección artificial). Se eligen las mutaciones beneficiosas para nosotros, no con ventajas evolutivas Se inicia con la aplicación de técnicas del DNA recombinante. Se cruzan genomas completos de las especies seleccionadas. Se generarán individuos con una característica de interés concreta. Se trabaja con uno o varios genes. Estos genes son transferidos a variedades a las que queremos añadir dicho gen. La generación de la variabilidad genética se realiza a través del cruzamiento y selección posterior. Este proceso es difícil y engorroso; no es sencillo que se transfieran todos los genes que queremos. Se obtienen menos individuos, por lo que el proceso de selección es mucho más fácil, y además la adición de genes aumenta la variabilidad. Es óptima para el manejo de características que dependen de la interacción entre muchos genes (clonar 20 genes es complicado). Ofrece mejoras para caracteres que dependen de uno o varios genes.

Estas etapas conceptuales de la biotecnología no son excluyentes, sino complementarias ya que en las investigaciones actuales primero hay un proceso de selección mediante la clásica y una vez encontrada una variedad interesante con la que trabajar, se aplica la biotecnología moderna.

Biotecnología clásica vegetal Se inicia con el desarrollo de la agricultura, domesticación de especies salvajes para obtener especies cultivables y comestibles. La finalidad principal de la biotecnología clásica vegetal es la mejora de distintas plantas para obtener variedades con características deseadas.

Mejora vegetal Consiste en la introducción consciente de diversidad genética en las poblaciones, normalmente cruzando progenitores con características notables. Para ello tenemos unos requisitos mínimos que cumplir, como la existencia de variabilidad o la posibilidad de crearla, capacidad de detectar dicha variabilidad y conocimientos para manipularla. Objetivos La mejora vegetal persigue aumentar el rendimiento de la planta, mejorar su calidad nutritiva y tecnológica, que se haga resistente a plagas y enfermedades y a condiciones difíciles o no adecuadas del suelo y clima. Técnicas Las técnicas que utiliza podemos clasificarlas en básicas o en métodos. Las básicas son: Selección: cualquier fuerza capaz de modificar el número de descendientes y su contribución génica a la generación siguiente. Si la selección es por parte de la naturaleza, lo llamamos la selección natural, mientras que si los seres humanos intervienen de alguna forma, selección artificial. Cruzamiento artificial: consiste en el apareamiento forzado de dos organismos que de forma natural no lo harían. Solo es posible entre individuos de la misma especie o muy cercana. Mutación Mutación cromosómica

Las plantas mejoradas son un éxito en cuanto a su rendimiento y productividad, ya que por ejemplo se han llegado a obtener tomates 50 veces más pesados que los silvestres ; presentan mayor variabilidad (existen 500 variedades de arroz, 3000 de café; se han modificado el método de dispersión en cereales y leguminosas de grano; también cambios en el sistema de polinización, por ejemplo en tomates, que han pasado de ser alógamos a autógamos, es decir, de reproducirse sexualmente entre individuos genéticamente diferentes a reproducirse sexualmente pero entre individuos de distinto sexo pero formados en un mismo individuo. Con estos avances las plantas se han hecho más resistentes a plagas, enfermedades, ambientes adversos y se han adaptado a la mecanización.

Este tipo de desarrollo de la biotecnología nos ha aportado muchos beneficios pero sin embargo, carecemos de unas mejoras básicas que harían que fuese mucho más productivo y nutritivo, más resistentes aun al estrés biótico y abiótico, que pudiésemos aprovechar mejor su capacidad fisiológica e incrementásemos las partes de la propia planta que utilizamos. Para ello requerimos de otras técnicas más modernas, la biotecnología moderna.

Biotecnología moderna vegetal La biotecnología moderna se apoya básicamente en la puesta en práctica de la ingeniería genética, consistente en introducir información genética nueva en un organismo para dotarlo de capacidades que no poseía para su posterior reproducción, obteniendo individuos modificados y dotados para ese uso o función. Las técnicas principales de esta ingeniería genética son Secuenciación de ADN, ADN recombinante, Reacción en cadena de la polimerasa.

Aplicaciones de la biotecnología vegetal Control de enfermedades Podemos conseguir un control de las enfermedades gracias a numerosas técnicas: Cultivo in vitro: por el que se puede proteger a especies cercanas a través de cruzamientos convencionales y por retro cruzamiento podemos quedarnos solo con el gen deseado. Creando resistencia a hongos mediante la sobreexpresión de los genes que son tóxicos para el patógeno, genes que neutralicen sus componentes, mejoren las defensas estructurales, participen en las vías de señalización de las defensas, es decir, que preparen con anterioridad a la planta para la llegada del patógeno, genes que sean de resistencia. Obteniendo resistencia a las bacterias: se introducen los genes que produzcan enzimas que maten a la bacteria. También lo podemos conseguir haciendo a la planta insensible a la toxina bacteriana. Aumentando sus defensas naturales por sobreexpresión de genes o provocando una muerte celular artificial en el sitio de la infección. Debemos asegurar la resistencia a virus gracias a, aparte de las técnicas tradicionales de tratar con insecticidas e insertar genes de resistencia, a la sobreexpresión mediada por : proteínas, que generan resistencia a virus Cápsida viral (CP)Replicases virales (RP), Proteínas de movimiento (MP); RNA, Silenciamiento génico postranscripcional (PTGS). También podemos obtener resistencia por la inclusión de genes no virales Incluyendo genes no virales: anticuerpos antivirales, proteínas inhibidoras del ribosoma (RIPs) o genes R de resistencia natural. Otra de las soluciones posibles es producir plantas libres de virus, cultivando meristemos, ya que este no suele estar infectado con el virus, porque su sistema vascular no está muy desarrollado y el virus no puede viajar por su floema o xilema y porque tienen una alta tasa metabólica que impide la infección. También podemos aplicar técnicas de termoterapia, quimioterapia o electroterapia que erradican o por lo menos disminuyen la concentración del virus, pero no erradican completamente la infección. Otra de las formas de evitar el daño a la planta es el Control de plagas control de las plagas: Mediante insecticidas tradicionales, genes de resistencia a las bacterias ( por ejemplo, célula de Bacillus thuringiensís esporulante), genes de resistencia a animales (inhibidores de proteasas, colesterol oxidasa, quitinosas...), de resistencia a plantas (inhibiendo sus enzimas digestivas o mediante lectinas), expresando ciertos genes de virus de insectos en plantas para que las proteja de ese insecto, mediante liberación de hormonas que repelan al insecto o atraigan a los depredadores de estos (aunque tiene algunos problemas medioambientales). Controlando las malas hierbas gracias a herbicidas.

Tolerancia al estrés abiótico Las plantas son sometidas frecuentemente a estrés debido a condiciones desfavorables en el ambiente físico o químico con las que intentan sobrevivir mediante diferentes respuestas. Sin embargo, nosotros podemos favorecer esa tolerancia gracias a la biotecnología: haciendo que produzcan más solutos compatibles beneficiosos para la planta mediante la sobreexpresión de proteínas LEA(Late Embryogenesis Abundant) que generan más resistencia, controlando la bomba de NA+/H+ intentando reducir el incremento del Na+ que es el que provoca el estrés cambiando las propiedades de las membranas (las más resistentes son las que tienen mayor composición de grasos insaturados con dobles enlaces) para que toleren mejor las bajas temperaturas Expresando genes que codifiquen proteínas que actúan como anticongelantes (gen de la AFP)

Fitorremediación