INTRODUCCIÓN
IMPORTANCIA DEL CULTIVO
- Origen y distribución
- Clasificación taxonómica
- Descripción botánica
- Raíz
- Tallo
- Hoja
- Flor
- Fruto
- Semilla
- Requerimientos edafoclimáticos
- Temperatura
- Irrigación
- Suelo
- Usos
Las superficies cultivadas siguieron una tendencia similar, con un aumento de alrededor del 35% en los últimos 20 años, hasta un total de 3,7 millones de hectáreas. La corola es sólida o manchada y depende de la especie, pero es mayoritariamente blanca.
BIOTECNOLOGÍA VEGETAL
Cultivo in vitro de células y tejidos vegetales
El desarrollo del cultivo de tejidos vegetales como ciencia fundamental estuvo muy vinculado al descubrimiento y caracterización de las hormonas vegetales, y ha facilitado la comprensión del crecimiento y desarrollo de las plantas (Dagla, 2012). Las aplicaciones del cultivo de tejidos vegetales son diversas e incluyen estudios fisiológicos, modificación de plantas, propagación clonal, formación de productos derivados del metabolismo secundario, almacenamiento de germoplasma y producción de plantas libres de patógenos (Chadipiralla, Gayathri, Rajani y Reddy, 2020).
Transformación genética de plantas
Las plantas obtenidas de cultivo de tejidos son útiles para estudiar los mecanismos implicados en la regulación de un gen en particular (Twaij, Jazar y Hasan, 2020). La ingeniería genética también permite el uso de genes exóticos para desarrollar plantas transgénicas que produzcan proteínas con nuevas propiedades nutricionales, farmacéuticas, agronómicas e industriales (Fischer & Emans, 2000).
Biotecnología de los chiles
- Problemas asociados con la biotecnología de chiles
- Naturaleza recalcitrante
- Arrosetamiento de brotes adventicios
- Genotipo-dependencia
En relación a la regeneración in vitro, este fenómeno puede ser uno de los mayores obstáculos para la explotación mediante el uso de biotecnología vegetal en especies de gran importancia económica (Benson, 2000). El rizado de los brotes también es un problema muy común durante el cultivo in vitro de chiles.
SISTEMAS DE REGENERACIÓN in vitro
- Organogénesis
- Embriogénesis somática
- Tipos de explantes
- Componentes del medio de cultivo
- Cultivo de anteras para la generación de haploides
- Condiciones de crecimiento y edad de la planta
- Estado de desarrollo de la microespora
- Medio de cultivo
- Tratamiento de estrés por temperatura
- Determinación del nivel de ploidía
- Duplicación del genoma haploide
- Rescate de embriones
- Cultivo de protoplastos
- Aislamiento
- Cultivo
- Hibridación somática
- Regeneración de plantas
Los embriones somáticos se formaron directamente a partir de las puntas, ejes y cotiledones de los explantes. California Wonder, que comenzó a formarse a los 45 días de la siembra.
ETAPAS DEL CULTIVO in vitro DE CHILES
- Etapa I (establecimiento)
- Fuente de material vegetal
- Desinfestación del material vegetal
- Obtención de explantes
- Etapa II (multiplicación)
- Etapa III (enraizamiento)
- Etapa IV (aclimatización)
Los protoplastos comenzaron a dividirse mitóticamente y formar callos en medio NT o DPD que contenía 1,0 mg L-1 de 2,4-D, ANA y BAP. Ebida & Hu (1993) evaluaron el potencial morfogénico de cotiledones, yemas apicales, hipocótilos y raíces de plántulas de pimiento (Capsicum annuum) y encontraron que los cotiledones generaron un mayor número de brotes con 0,1 mg·L-1 de ANA y 5,0 mg·L. -.
VARIACIÓN SOMACLONAL
Identificación de variantes somaclonales
Takanotsume y Shishitou derivaron del cultivo in vitro y encontraron diferencias en el patrón de crecimiento, color del tallo, hoja y fruto, y patrones de pigmentación de antocianinas en frutos inmaduros.
Aprovechamiento de las variantes
MUTAGÉNESIS
Métodos físicos
Los rayos X se utilizaron por primera vez para inducir mutaciones y, desde entonces, los reactores nucleares han generado diversas partículas subatómicas (neutrones, protones, partículas alfa y beta) (Oladosu et al., 2016). Uno de los primeros informes sobre el uso de mutágenos físicos en el chile fue el trabajo de Katiyar (1978), quien utilizó rayos gamma (60Co) para irradiar las semillas de C.
Métodos químicos
ANÁLISIS DE LA DIVERSIDAD GENÉTICA
Métodos de análisis de la diversidad genética
- Marcadores moleculares
- RAPD
- SSR
- ISSR
- AFLP
- RFLP
- Métodos filogenéticos
Adugna (2017) evaluó la diversidad genética de 73 accesiones de chile (Capsicum spp.) utilizando cinco cebadores ISSR, obteniendo un total de 37 bandas, de las cuales 35 fueron polimórficas (94,6%). Toquica, Rodríguez, Martínez, Duque y Tohme (2003) evaluaron 71 ejemplares de 4 especies de pimiento (C. chinense, C. baccatum, C. annuum y C. frutescens) de la región amazónica de Colombia utilizando una cuarta combinación de marcadores AFLP con los cuales pudieron separar las accesiones en 4 grupos, observando que la variabilidad genética general era relativamente baja, con un índice de diversidad de 0,331. Por ejemplo, Sun et al. 2014) evaluaron la diversidad genética entre 26 cultivares de C. eximium utilizando la región ITS1-5.8S-ITS2, observando que cada especie formaba un grupo independiente por sí misma.
TRANSFORMACIÓN GENÉTICA
Transformación genética mediada por Agrobacterium
Luo (2003) utilizó la cepa LBA4404 con el plásmido pBI121 y transformó los cotiledones de Capsicum annuum, obteniendo una eficiencia de transformación del 40,8%. Kumar, Sharma, Chattopadhyay y Chakraborty (2012) introdujeron el gen βC1 del virus del rizado de la hoja del chile en el genoma del pimiento rojo (Capsicum annuum) utilizando la cepa EHA 105 de Agrobacterium y el plásmido pBinARβC1, lo que indica que todas las plantas existen. Mahto, Sharma, Rajam, Reddy, & Dhar-Ray (2018) desarrollaron un protocolo para la transformación genética de dos cultivares de chile (Capsicum annuum) utilizando la cepa LBA4404 de Agrobacterium tumefaciens y el plásmido pCAMBIA2301, mediante el cual obtuvieron líneas transgénicas independientes y una eficiencia de transformación del 30%.
Transformación genética por biobalística
43 transgenes que se regeneraron eran fenotípicamente iguales que los no transgenes cultivados en el suelo. 2016) trabajaron con el factor de transcripción Dreb1A de Arabidopsis thaliana, insertaron el promotor rd29A inducible por sequía y lo fusionaron con el plásmido pCAMBIA 2301 para transformar dos cultivares de chile (Capsicum annuum) con el transgén -tallo de Agrobacterium, cuando estuviera disponible. mostraron mayor tolerancia al estrés hídrico. G4” (Capsicum annuum) con el gen de trigo TaNHX2, el cual insertaron en el plásmido pBin438 y la cepa de Agrobacterium LBA4404, obteniendo plantas tolerantes al estrés salino. 2017) utilizaron el gen PDH45 de guisante para transformar plántulas de chile (Capsicum annuum), las cuales fueron insertadas en el plásmido pBI121 y colocadas en la cepa EHA 105 de Agrobacterium, obteniendo así plantas tolerantes a diversos tipos de estrés abiótico, como sequía, salinidad, y estrés oxidativo. 2018) desarrollaron plantas transgénicas de pimiento (Capsicum annuum) resistentes al glifosato bajo un enfoque intergénico, donde utilizaron el mismo gen (CaEPSPS) mutado de la enzima EPSPS del chile usando su propio promotor y el 35S del virus del mosaico de la coliflor con el que fueron adquiridos. . Plantas moderadamente resistentes al herbicida.
BIOINFORMÁTICA
Análisis de transcriptomas
Antes de la publicación del primer genoma del chile, Góngora-Castillo et al. 2012) publicaron un transcriptoma de dos cultivares de C. Bukang bajo el efecto de cuatro fitohormonas principales (ácido salicílico, ácido jasmónico, etileno y ácido abscísico) utilizando secuenciación de ARN de alto rendimiento, generando un total de 78 muestras de tres réplicas y seis veces, lo que representa un total de 187,8 Gb de datos transcriptómicos. Los datos de este transcriptoma proporcionan información valiosa para comprender las relaciones y redes moleculares que regulan la expresión de genes relacionados con fitohormonas implicadas en el desarrollo de las plantas y su adaptación al estrés ambiental.
Identificación de genes
46 cis relacionados con la regulación de la respiración celular, la fotosíntesis, la regulación de fitohormonas y las respuestas al estrés. Arce-Rodríguez, Martínez y Ochoa-Alejo (2021) identificaron la familia de genes de factores de transcripción MYB en C. Además, existen algunos candidatos que pueden participar en la regulación de la biosíntesis de fenilpropanoides, lignina, capsaicinoides, carotenoides y vitamina C, aportando nuevas pistas sobre el papel de estos factores de transcripción en el metabolismo secundario.
CASO DE ESTUDIO: RESISTENCIA A Phytophthora capsici Leonian
Fuentes de resistencia
Estas fuentes de resistencia podrían proporcionar nuevas fuentes de variación con la posibilidad de ser utilizadas para el desarrollo de nuevos cultivares en paralelo con mejores rendimientos y calidad de frutos.
Mecanismos de resistencia
Recientemente, Retes-Manjarrez et al. 2020) encontró seis materiales criollos (cuatro accesiones de C. annuum de tipo Piquín y Jalapeño y dos de C. pubescens) altamente resistentes en poblaciones nativas de 14 estados de México, con niveles similares a CM334. 48 el control y el desarrollo de cultivares mediante métodos convencionales no ha tenido éxito (Kim et al., 2008). En un estudio transcriptómico, Wang et al. 2015) analizaron la expresión diferencial del genotipo resistente PI201234 durante el ataque de P.
Alternativas biotecnológicas
El análisis posterior de 12 de estos genes confirmó que siete están involucrados en la modificación de la pared celular, la biosíntesis de fitoalexinas, el desarrollo de síntomas y los mecanismos de señalización de fitohormonas. 50 defensa (Ali et al., 2019), mientras que la sobreexpresión de CaChiVI2 en Arabidopsis crea una mayor resistencia al estrés biótico (ataque de P. capsici) y abiótico (temperatura y sequía) al reducir la acumulación de especies reactivas de oxígeno y modular la expresión de genes relacionados. a la defensa (Ali et al., 2020), por lo que su uso en chile mediante ingeniería genética en el contexto de un enfoque cisgénico podría ayudar a crear cultivares con un rango de resistencia a diferentes tipos de factores nocivos y así reducir el uso de fungicidas en con el fin de obtener una producción de alimentos segura y sin sustancias nocivas para el medio ambiente y la salud humana.
FITOQUÍMICA
- Capsaicinoides
- Carotenoides
- Flavonoides
- Compuestos volátiles
La variación de colores se debe en parte a la presencia de carotenoides, principalmente oxigenados, cuyo perfil puede cambiar dependiendo del estado de madurez, la especie y el cultivar (Antonio et al., 2018). La quercetina y la luteolina son los principales flavonoides que se encuentran en los chiles, donde representan aproximadamente el 41% del contenido total de flavonoides (Antonio et al., 2018). Se ha informado que es diverso, con más de 200 sustancias descritas, incluidos compuestos clasificados como terpenos, hidrocarburos, alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos, ésteres, lactonas y compuestos fenólicos (Antonio et al., 2018).
EDICIÓN GENÉTICA
Edición genética mediante CRISPR/Cas9
CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS
A pesar del reciente desarrollo del sistema de edición de genes CRISPR/Cas9, no se han previsto aplicaciones potenciales en el mejoramiento de chiles, y ya hay avances al respecto, por lo que en el corto y mediano plazo se podrá popularizar el uso de esta estrategia. como uno de los métodos para la obtención de nuevos cultivares con características destacadas, como resistencia a plagas y enfermedades, resistencia al estrés biótico y abiótico y alto contenido nutricional. Todos estos avances recientes no serían posibles sin el uso de la bioinformática, una herramienta crucial para la detección a gran escala de genes, transcriptomas, metabolomas, etc. Se han logrado avances significativos hacia el mejoramiento genético del chile utilizando las herramientas biotecnológicas disponibles actualmente, pero aún queda un largo camino por recorrer.
BIBLIOGRAFÍA
60 días después de la siembra, observaron que comenzaban a formarse estructuras proembriógenas en el callo. Condiciones de crecimiento y edad de la planta Las anteras para la generación de haploides mediante cultivo de microsporas in vitro se pueden obtener de plantas cultivadas en el campo o en condiciones controladas (Irikova et al., 2011). Las plantas cultivadas se desarrollan de forma natural y mediante la intervención humana y se basan principalmente en la existencia de diversidad genética en las poblaciones (Bhandari et al., 2017; H.
Dhar-Ray (2018) desarrolló un protocolo de transformación genética de dos cultivares de chile (Capsicum annuum) utilizando la cepa LBA4404 de Agrobacterium tumefaciens y el plásmido pCAMBIA2301, con el cual obtuvieron varias líneas transgénicas independientes y una eficiencia de transformación del 30%. Asimismo, el uso de transformación genética de plantas implica el uso de un sistema de regeneración in vitro, por lo que los procedimientos se adaptan a diferentes casos especiales. El candidato deberá presentar copias de la tesis correspondiente antes del examen de grado.
Franco Armando Guerrero Valencia de la Maestría en Ciencias en Biotecnología Agrícola completó su plan de estudios y preparó la tesis “AVANCES BIOTECNOLÓGICOS EN Capsicum L.”.
