#Alliance4Science@BiovIntCIAT_eng@BiovIntCIAT_esp

“Introducción a las Técnicas de la Edición Génica y su Aplicación”.

Paul Chavarriaga

Plataforma de Mejoramiento Avanzado

Alianza de Bioversity Internacional y CIATp.chavarriaga@cigar.org

18/Nov/2020

Que es editar un genoma?

Producir cambios/mutaciones planeadas,permanentes y heredables, en un sitioespecífico del genoma, mediados por lossistemas de reparación del ADN en la célula,con la menor probabilidad de cometererrores (off-targets) y sin dejar secuenciasde ADN foráneo.

El Sistema Inmune Adaptativo Bacteriano• CRISPR-Cas9: Clustered, Regularly Interspaced, Short, Palindromic Repeats.

• Sistema immune adaptativo de las Archeas y Bacterias.

(http://rna.berkeley.edu/crispr.html)

Jennifer Doudna

University of California, Berkeley, USA Howard Hughes Medical Institute

Emmanuelle Charpentier

Max Planck Unit for the Science of Pathogens, Berlin, Germany

Como funciona CRISPR/Cas9

Validación de genes Obtención de nuevas variedades

Recombinación no homologa

X

Mejoramiento Convencional

Élite Donante

Cruzamientos Mutagénesis

Variedad Élite Nueva

Protoplastos Transgénesis

Trans-OGM Cis/Intra-OGM

Cis/Intra-génesis

Transgénesis

Quién es Quién?

Edición con CRISPR/Cas9

Editado

1. Gene Editing Tests

Cacao Yuca Arroz Frijol

GE Embryos Rooting in vitro

GUS+ Staminode-derived callus

2. GE for Cadmium Tolerance

Putative GE Embryos

1. Waxy plants in field

2. Haploid Inducer (anthers)

1. Male sterility

2. Grain Number

3. Waxy

4. HBRV Two Genes Validated

1. In vitro culture and GT

3. Four transformable genotypes

2. Stachyose/Raffinose GE

5. >30 transformable genotypesOriza glaberrima included

P1

ICA

P2

CC

Cas

9+

Cas9+ Bean Plants

Pipeline de Edición de Genoma en la Alianza Bioversity-CIAT

wt

HI

wt

waxy

wt Gn1a

wt waxy

1kB p40 p46 p47 p48 p49 p50 p51 p52 p53 p54 p55 p56 p57 p58 p60 p61 n59 n34 n33 fd50 2000 H20

Fedearroz 2000 linesPlantas

enfermas(%)

Os-2016-68-11-1 55.0

Os 2016-33-13-1 67.0

Fedearroz 2000 Control 3.0

AGO 4 TDF1

1kB p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8 p9 p10 p11 p12 p13 p14 p15 p16 p1 p18 p19 p20 IR64 H20

TDF1-P2 TDF1-P4 TDF1-P1 TDF1-P5 IR64

WAXY

3 4 5 6 7 8 9 10 15 16 18 26 WT WT 24 36 40

wt 3

87

Pru

eba

de

Yod

o

Validación de genes

SCIENCE VOL 309 29 JULY 2005

Mayor número de granos por panícula

Obtención de Variedades

https://repository.agrosavia.co/handle/20.500.12324/11506

Mayor número de granos por panícula

sgRNA2

Wolf Frommer. Universitat Dusserldorf

OsSWEET11, OsSWEET13 y OsSWEET14Chu Z, Yuan M, Yao J, et al.. Genes Dev. 2006;20(10):1250–1255. doi:10.1101/gad.1416306

Resistencia a Xanthomonas oryzae en arroz

Resistencia a Xanthomonas oryzae

https://www.nature.com/articles/s41587-019-0267-z

Nombre de las líneas (Oliva

et al 2019)

Nombre de las líneas Cepas de Xoo usadas en Pruebas de Patogenicidad SWEET11 EBE SWEET13 EBE SWEET14 EBEs

T3 IR64-IRS1132 PXO99 PXO339 PXO86 PXO99ATalC PXO99ATalF PthXo1 PthXo2 TalC AvrXa7

IR64-5d IR64-IRS1132-5-55-1-8 R R R NP NP +1,T Hetero +2,AA -1 -1,C

IR64-7a IR64-IRS1132-7-18-1-2 MS R R NP NP +1,A -1 -1,A/-61bp +1,A/-61bp

IR64-7b IR64-IRS1132-007-45-1-3 MR R R R MR +1,T +2,AA -3 -6

IR64-9a IR64-IRS1132-9-32-1-2 MS R RNP NP

+1,A +1,A -61bp

IR64-9a IR64-IRS1132-009-32-1-24 R R R R R +1,A +1,A -44 +1,A

IR64-134a IR64-IRS1132-134-4-1-2 R R RNP NP

+2, TT -7 -6 -7

IR64-134a IR64-IRS1132-134-4-1-4 R R R R R +2, TT -7 -6 -7

IR64-134a IR64-IRS1132-134-4-1-8 R R RNP NP

+2, TT -7 -6 -7

IR64-134b IR64-IRS1132-134-37-1-2 R R R

NP NP

+54/ -19 -8 -13 +1

IR64-IRS1132-134-37-1-20 R R R R MR-MS

+35 bp -8 -11 +1,T

IR64-IRS1132-134-53-1-8 R R R R MR

+2,TT -7 -6 -7

IR64-136 IR64-IRS1132-136-3-1-2 R R RNP NP

+1,T +1,T -62

wt_IR64 (parental silvestre) S S S

NP NP

#Alliance4Science@BiovIntCIAT_eng@BiovIntCIAT_esp

Primer arroz resistente a Xoo editado liberado en el sur del mundo (fuera de China)

Foto: Michael Selvaraj; ABC

Cultivares EDITADOS son Cultivares CONVENCIONALES

• Mejoramiento, Remediación, etc…

• Problema en arroz y cacao, y otros cultivos…?• Origen Geológico en Latinoamerica• Codex Alimentarius & EU lo regulan• 52K familias cultivadoras afectadas• Varios Genes

• Cacao: Complejo, Esfuerzo a largo plazo• 14 Genomas en CIAT

Cacao y Cadmio: Amenza para la salud humana/animal

Árboles cacao Botones Florales Estaminodios Callo embriogénico Embriones

Variedades Comerciales• Copas y Portas

Biolistic DNA-Free

Plantulas Evaluación por hidroponíaMultiplicación clonal Pruebas en campo

CIAT

CACAO

October 17 & 18

December 12-16, 2016

March 13-16, 2018

Evolución del

Panorama de la

Edición de Genomas

en la Agricultura

EMBO Rep, First published: 19 May 2020,

DOI: (10.15252/embr.202050680)

Guatemala, Costa Rica & HondurasCase-by-case: If no foreign DNA likely non-GMO

La edición de genes y genomas realmente eshacer mejoramiento convencional a través demutaciones, introduciendo cambios/mutacionesdirigidos y precisos, no al azar.

“Los Editores…del ADN”

Gracias