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MEJORAMIENTO GENÉTICO VEGETAL 
Facultad de Ciencias Agrarias – UNJu (2021) 
 
TRABAJO TEÓRICO - PRÁCTICO Nº 5 
Agrobiotecnología: Ingeniería genética de las plantas 
 
El Mejoramiento Genético basa sus técnicas en la existencia de variabilidad genética 
para los caracteres que se desea mejorar y la reproducción sexual para poder incorporar los 
mismos. Sin embargo, se encuentra restringida por barreras de cruzabilidad, que no permite 
que genes de una especie que sean de interés, puedan ser incorporadas a otra. El 
desarrollo de métodos no sexuales para transferir genes supera esta limitación. 
 
La biotecnología moderna, surge en la década de los ’80, utiliza técnicas, 
denominadas en su conjunto “ingeniería genética”, para modificar y transferir genes de un 
organismo a otro. La ingeniería genética es también llamada metodología del ADN 
recombinante y su desarrollo fue posible gracias al descubrimiento de las enzimas de 
restricción y de los plásmidos. Estas técnicas permiten introducir en plantas, genes 
provenientes de otras especies vegetales alejadas evolutivamente o bien de hongos, 
bacterias, virus o animales. Es necesario destacar que la transformación de plantas es una 
tecnología que aporta variabilidad genética conocida sin alterar el fondo genético del 
material original. El germoplasma transgénico se incorpora al proceso de mejoramiento en 
función de la especie y tipo de cultivar. 
 
La ingeniería genética permite mediante diversas técnicas biotecnológicas modificar 
el genoma vegetal y crear organismos con características nuevas, por ello hablamos de 
organismos genéticamente modificados, OGM. 
 
La característica sobresaliente de esta rama de la ciencia es la posibilidad de 
transferir caracteres (genes) entre especies no emparentadas y trasponer las barreras de 
incompatibilidad sexual entre las especies 
 
La ingeniería genética hoy es una herramienta fundamental para el mejoramiento de 
los cultivos vegetales. Por ejemplo, es posible transferir un gen proveniente de una bacteria 
a una planta, tal es el ejemplo del maíz Bt. En este caso, los bacilos del suelo fabrican una 
proteína que mata a las larvas de un insecto que normalmente destruyen los cultivos de 
maíz. Al transferirle el gen correspondiente, ahora el maíz fabrica esta proteína y por lo tanto 
resulta refractaria al ataque del insecto. 
Agrobiotecnologia: es la ingeniería genética o transgénesis aplicado al mejoramiento 
genético vegetal. 
Ventajas de la Ingeniería Genética 
 
✓ Los genes que se van a incorporar pueden provenir de cualquier especie, 
emparentada o no (por ejemplo, un gen de una bacteria puede incorporarse al genoma de la 
soja). 
 
✓ En una planta mejorada genéticamente, se puede introducir un único gen nuevo 
preservando en su descendencia el resto de los genes de la planta original. 
 
✓ Este proceso de modificación demora mucho menos tiempo que el 
necesario para el mejoramiento por cruzamiento. 
Limitaciones de la Ingeniería genética: difícil aplicación para caracteres gobernados por 
muchos genes, y para rasgos para los cuales se desconocen qué genes los gobiernan. 
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Aplicación de la transformación genética a la mejora genética vegetal 
 
Mediante transformación genética se obtienen plantas con 
a) resistencia a estreses bióticos (virus, insectos, hongos y bacterias) 
b) resistencia a estreses abióticos (salinidad, sequía, etc.) 
c) tolerancia a herbicidas para facilitar el control de malezas 
d) modificación de la calidad nutricional de los cultivos entre otras 
 
La tarea de un mejorador vegetal, consiste en reunir una particular combinación de 
genes en individuos de una especie con la finalidad de lograr un cultivo de mayor calidad y/o 
productividad. Este es un proceso largo y complejo, ya que el fitomejorador solo puede 
realizar cruzamientos dentro de una misma especie o entre especies cercanamente 
emparentadas. Por esta metodología del ADN recombinante es posible introducir genes de 
interés en todo tipo de células, empleando los vectores y las técnicas adecuadas. 
 
Previo a conocer el proceso de transformación debemos saber que para lograr una 
planta transgénica deben producirse los siguientes procesos: 
a) Identificar un gen de interés, 
b) Colocar dicho gen en un vector o “vehiculo”: construir un plásmido – vector. 
c) Multiplicar o clonar dicho gen ya transformado, que pasa a llamarse: transgen 
d) Introducir en el ADN de la planta el transgen obtenido, y éste debe integrarse al 
ADN celular 
e) Obtener un individuo completo ya transgénico, dado que se ha incorporado la 
nueva característica mediante la incorporación del transgen. 
 
Para lograr estos objetivos precisamos de elementos básicos que permitan una 
transformación genética, y ellos son: 
 
1) Un sistema eficiente de cultivo de tejidos que permita regenerar plantas completas 
y fértiles. 
2) Vectores apropiados, que permitan clonar el gen de interés y posteriormente 
transferirlo al tejido blanco u objeto de transformación. 
3) Un protocolo de transformación, es decir, un sistema de transferencia de genes y 
posterior selección del material transformado. 
4) Herramientas de análisis molecular para detectar la presencia del transgen y los 
productos del mismo en la planta. 
 
El procedimiento resumido implica, introducir el gen de interés en la célula vegetal, 
mediante métodos biológicos o físicos. Inducir el desarrollo de plantas completas, ya 
transformadas mediante cultivos de tejidos. Realizar un análisis molecular de las plantas 
regeneradas in vitro a fin de detectar las plantas portadoras o que expresen el o los 
transgenes en niveles adecuados. Finalmente estudiar comportamiento en campo y 
laboratorio de los individuos transgénicos y su descendencia 
 
Bases de la ingeniería genética de plantas 
 
1) Cultivos de tejidos Actualmente los métodos de transformación se basan en la 
obtención o “construcción” de células transgénicas para introducirlas en el ADN del cultivo 
“blanco”, hasta la recuperación de plantas completas y fértiles a partir de las mismas a 
través del cultivo y selección in vitro. Esta metodología se basa en la teoría de 
totipotencialidad de Haberlantd (1902) quien postulo que toda célula es una unidad 
autónoma. De acuerdo con esta teoría toda célula al ser separada de un organismo 
multicelular es capaz de vivir independientemente y reproducirse si se la coloca en un medio 
ambiente apropiado y controlado, bajo condiciones asépticas. 
 
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2) Elección del vector y construcción del transgen: un transgen, (construcción 
artificial, quimérica, formada por partes de diferentes orígenes) que debe introducirse en una 
célula vegetal. Para que este transgén o construcción de genes artificial pueda introducirse 
al “cultivo o especie blanco” requiere poseer un soporte físico es decir debe incorporarse 
previamente a un vector (ej: plásmido). Un vector es una molécula de ADN que transportará 
el fragmento de interés y permitirá su amplificación, resultando de esta manera 
indispensable para la creación del ADN recombinante. Su principal característica es la 
capacidad de autorreplicación acompañada de la replicación del fragmento inserto. También 
es necesario que los vectores tengan un tamaño muy pequeño que permita su manipulación 
fuera de la célula, por ello los vectores más utilizados son los plásmidos bacterianos. Los 
plásmidos son moléculas de ADN circulares, aisladas de bacterias y que pueden 
incorporarse a otras, a través de una transformación. Los plásmidos ya modificados 
son los empleados como “vectores”. Así, el gen de interés se inserta en el plásmido-
vector y se incorpora a una nueva célula. 
 
2.1) Generación del ADN recombinante y construcción del transgen: El término ADN 
recombinante se emplea para hacer referencia al material genético que deseo clonar unido 
al vector de clonación, y que en su conjunto será el material a introducir en el genoma 
vegetal.Para ello se digiere ADN extraído de un organismo cualquiera con enzimas de 
restricción, llamadas endonucleasas. Estas endonucleasas tienen la capacidad de reconocer 
en el ADN secuencias específicas compuestas por pocos nucleótidos y producir cortes en 
los mismos. Los fragmentos de restricción así obtenidos pueden ligarse enzimáticamente a 
vectores y se obtiene partículas de ADN recombinante, que posteriormente se debn poder 
clonar. Por lo tanto, un transgen está compuesto por una secuencia codificante, y 
secuencias regulatorias que determinan el tejido, momento del desarrollo y nivel de 
expresión del transgén en la planta 
 
2.2) Necesidad de contar con genes marcadores seleccionables e informadores. 
Para seleccionar que plásmidos-vectores, han sido transformados, deben llevar además del 
gen de interés (por ej., el gen de resistencia a insectos), un gen marcador de selección (por. 
ej., gen de resistencia a un antibiótico), le otorga a la célula que lo lleva, la capacidad de 
sobrevivir en un medio de cultivo selectivo (medio con antibiótico, en este ejemplo). Las 
células que sobreviven se dividen y generan colonias, formadas por bacterias idénticas. 
Estas bacterias se denominan recombinantes o genéticamente modificadas. Estas colonias 
de bacterias modificadas son las que poseen los plásmidos recombinantes, este ADN 
recombinante ha sido previamente “clonado” mediante la autorreplicación del plásmido 
bacteriano que lo porta, para producir varias copias idénticas. Los plásmidos recombinantes 
son aislados de estas colonias y son los que van a ser transferidos a una célula vegetal. 
Esta introducción de plásmidos transformados en el organismo hospedador se realiza 
cuando ya hemos “generado ” suficiente cantidad. Los organismos hospedadores utilizados 
en biología molecular deben contener toda la maquinaria genética para la amplificación del 
ADN recombinante. 
 
3) Métodos de Transformación genética 
 
Como la pared celular impide la entrada de ADN desconocido en la célula vegetal, los 
métodos de transformación deben superar este obstáculo. Los sistemas de transformación 
genética lo podemos clasificar en: 
 
a) Sistemas biológicos, mediado por Agrobacterium tumefasciens y 
Agobacterium rizhogenesis. En muchas especies vegetales (especialmente en las 
dicotiledóneas) es posible introducir genes a través de una bacteria del suelo, llamada 
Agrobacterium tumefaciens. Esta bacteria es una Gram negativa aeróbica obligada que vive 
en el suelo. Cuando esta bacteria infecta a la planta, generalmente en la base del tallo, las 
células de la planta como respuesta proliferan y desarrollan un tumor, denominado “agalla 
http://www.argenbio.org/adc/uploads/imagenes_doc/ingenieria_genetica/plasmidorecombinante.jpg
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de la corona”. La capacidad patogénica está dada por la transferencia durante la infección, 
de un fragmento de su plásmido (llamado plásmido Ti, por tumor inducing) desde la bacteria 
a las células de la planta. Este fragmento se denomina ADN-T, por transferDNA, que no es 
más que un plásmido que se transfiere a la célula vegetal donde se termina integrando al 
ADN cromosómico de la planta cuya expresión causa proliferación de células. Ese ADN-T 
contiene genes que se expresan en la célula vegeta infectada y producen síntesis de 
hormonas vegetales (llamados oncogenes porque son los responsables de la proliferación 
del tejido), y genes que provocan la síntesis de opinas, sustancia de bajo peso molecular 
que sirve como fuente de carbono y nitrógeno que asegura la supervivencia de la bacteria. 
En el medio natural las numerosas células de la planta se nutren gracias a que las células 
de la agalla debido a la síntesis de opinas. 
 
Por ingeniería genética se busca insertar un gen de interés en esta región T del 
plásmido Ti, y así, el nuevo “gen”, es transferido a la célula vegetal e insertado en el genoma 
de la planta. El fragmento T del plásmido Ti, contiene una región llamada vir en donde se 
encuentra los genes responsables de la transferencia de dicho fragmento T al genoma de la 
célula huésped. Tanto el crecimiento tumoral de la región infectada como la producción de 
opinas se debe a la transferencia de ese fragmento especial de ADN, que va desde la 
bacteria al núcleo de las células vegetales. Del mismo modo Agrobacterium rizhogenesis es 
otro microorganismo relacionado con A. tumefasciens que induce la formación de 
abundantes raíces en los tejidos infectados y tambien se emplea en la transformación de 
plantas. 
 
En definitiva se busca aprovechar la maquinaria metabólica y capacidad de 
colonización de células vegetales que ofrece Agrobacterium tumefasciens, para introducir 
genes de interés en especies vegetales de importancia agrícola. 
 
b) Sistemas físicos o transformación directa: Bombardeo con micropartículas 
aceleradas. 
 
Algunos grupos vegetales como las monocotiledóneas no son fácilmente infectadas 
por Agrobacterium y son recalcitrantes a la manipulación genética por este medio. 
Especialmente para las monocotiledóneas se ha desarrollado un método alternativo, 
denominado “Bombardeo con micropartículas aceleradas”. En este método, se recubren 
micropartículas de oro o de tungsteno con el ADN que se pretende insertar, las cuales son 
aceleradas en un “cañón génico” para adquirir suficiente velocidad y poder penetrar en la 
célula. Hay otras alternativas, aunque de uso más limitado, como la transformación de 
protoplastos con PEG, la electroporación, la microinyección directa, la transformación por 
fibras de carburo de silicio y el empleo de virus vegetales. 
 
En la transformación genética de plantas mediante bombardeo con micropartículas 
se emplean micropartículas de alta densidad como tungsteno u oro, aceleradas a alta 
velocidad en una atmosfera de vacio para transportar vectores de ADN plasmídico al interior 
de las células vegetales el ADN plasmídico es precipitado en la superficie de las 
micropartículas y son aceleradas mediante distintos mecanismos impulsores (descarga de 
pólvora, descarga eléctrica o helio comprimido). 
Ventajas: cualquier célula puede tratarse, los aparatos son de operación sencilla, la 
construcción de vectores de transformación es sencilla, se requieren pequeñas cantidades 
de ADN plasmídico, la expresión transitoria puede examinarse en pocas horas 
Desventajas: baja eficiencia de transformación, consumibles costosos, costos de regalías 
por propiedad intelectual. 
También citamos como sistemas físicos o de transformación directa: microinyección, 
polientilenglicol PEG, electroporación 
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 4) Técnicas de detección de los transgenes y sus productos 
 
Luego de la selección in vitro, las plantas regeneradas deben ser analizadas por métodos 
moleculares para identificar aquellas que porten y expresen los transgenes en los niveles 
deseados. Para ello se emplean técnicas como: 
4.1) Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) 
4.2) Hibridación molecular o ‘Southern blotting’ 
4.3) ELISA y “Western blotting” 
 
5) Aportes de la transformación genética a la variabilidad 
 
Como ya se mencionó, la transformación genética permite introducir variabilidad 
genética novedosa en las diferentes especies vegetales. Este aporte puede ser realizado de 
diferentes maneras: 
 
a) La expresión de secuencias codificantes no existentes en la especie (ejemplo: proteínas 
insecticidas de origen bacteriano). 
b) La expresión de nuevas formas alélicas de genes que ya están presentes en el genoma 
(ejemplo: tolerancia al glifosato en soja). 
c) La expresión de secuencias codificantes presentes en el genoma pero bajo el control de 
nuevas secuencias regulatorias que modifican su nivel o patrón de expresión (ejemplo: 
proteínas relacionadas a la patogénesis). 
d) La inhibición de la expresión de genes residentes en el genoma. 
 
Un inconveniente que se encuentra tanto en el mejoramiento convencional como en 
la ingeniería genética es la incorporación de múltiples genes. A esto se lo llama 
piramidalizaciónde genes (analizar y comparar con trabajo práctico de retrocruza), y es 
necesario para la expresión de características complejas de naturaleza poligénica (por ej. 
vías biosintéticas), la obtención de resistencia a enfermedades más duradera donde se 
requiere más de un gen para evitar la caída de la resistencia, para otorgar resistencia 
conjunta a varios patógenos o la incorporación de múltiples características. 
 
Ejemplo práctico de transferencia de un gen insecticida de una bacteria al maíz 
 
1. Identificar el carácter “resistencia a insectos” en el organismo de origen, la bacteria del 
suelo Bacillus thuringiensis. 
2. Encontrar al gen que gobierna este carácter. 
3. Combinar este gen con otros elementos genéticos para que sea funcional ahora en una 
planta (es decir ligarlo a un vector). 
4. Transferir este gen a células de maíz (organismo receptor). 
5. Identificar las células de maíz que recibieron el gen (células transformadas) y 
regenerar, a partir de estas células, una planta adulta. 
 
Cultivos transgénicos en Argentina: cuáles son y características 
En Argentina, los cultivos autorizados para su siembra, consumo y comercialización son: 
 
• Soja tolerante a herbicida 
• Maíz tolerante a herbicida 
• Maíz resistente a insectos 
• Maíz resistente a insectos y tolerante a herbicida 
• Algodón tolerante a herbicida 
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• Algodón resistente a insectos 
• Algodón resistente a insectos y tolerante a herbicida 
 
En realidad, no es el cultivo el que recibe la autorización, sino el evento de 
transformación genética, o simplemente “evento”. Un evento es una recombinación o 
inserción particular de ADN ocurrida en una célula vegetal a partir de la cual se originó la 
planta transgénica. 
 
La Comisión Nacional de Bioseguridad Agropecuaria (CONABIA) define evento 
como “la inserción en el genoma vegetal en forma estable y conjunta, de uno o más genes 
que forman parte de una construcción definida". 
 
Los eventos de transformación son únicos, y difieren en los elementos y genes insertados, 
los sitios de inserción en el genoma de la planta, el número de copias del inserto, los 
patrones y niveles de expresión de las proteínas de interés, etc. 
Bioseguridad de los cultivos transgénicos que se siembran, comercializan y 
consumen en Argentina 
La autorización para la comercialización de un cultivo transgénico está a cargo del 
Ministerio de Agricultura, Ganadería y Pesca y se basa en los informes elaborados por sus 
comisiones asesoras: 
 
• La Comisión Nacional Asesora de Biotecnología Agropecuaria (CONABIA) 
• El Comité Técnico Asesor sobre uso de Organismos Genéticamente Modificados del 
Servicio Nacional de Sanidad y Calidad Agroalimentaria (SENASA). 
• La Dirección Nacional de Mercados Agroalimentarios. 
 
La CONABIA evalúa los posibles riesgos que puede causar la introducción del cultivo 
transgénico en los agroecosistemas. Esta evaluación ocurre en dos etapas. Durante la 
primera, la CONABIA determina si el cultivo transgénico puede o no ensayarse en 
condiciones experimentales en el campo (condiciones de confinamiento). Durante la 
segunda, que transcurre después de tales ensayos, la CONABIA evalúa la posibilidad de 
que el cultivo transgénico se siembre en gran escala (no confinado). Como resultado final, 
autoriza la liberación del cultivo transgénico para su siembra a escala comercial. 
Básicamente evalúa los riesgos para los agroecosistemas, derivados del cultivo en escala 
comercial del material genéticamente modificado en consideración, etapa que lleva como 
mínimo dos años de evaluación 
 
 El Comité Técnico Asesor sobre uso de OGM del Servicio Nacional de Sanidad y 
Calidad Agroalimentaria SENASA evalúa los riesgos potenciales para la salud animal y 
humana derivados del consumo, como alimento, del cultivo transgénico o sus subproductos. 
Estudia la presencia de tóxicos, alérgenos y de posibles modificaciones nutricionales que se 
podrían haber introducido por la transformación genética. Básicamente evalúa el material 
para uso alimentario, humano y animal, etapa que se cumple en por lo menos un año. 
 
Con un informe favorable de la CONABIA y del Comité Técnico Asesor sobre uso de 
OGM del SENASA, la Dirección Nacional de Mercados Agroalimentarios determina la 
conveniencia de la comercialización del material genéticamente modificado de manera de 
evitar potenciales impactos negativos en las exportaciones argentinas. Básicamente 
dictamina sobre la conveniencia de la comercialización del material genéticamente 
modificado por su impacto en los mercados. 
 
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Los dictámenes de las comisiones asesoras del Ministerio de Agricultura, Ganadería 
y Pesca, se basan en el análisis de los resultados de un gran número de ensayos 
experimentales realizados en el laboratorio, en invernadero y a campo. Este análisis se lleva 
a cabo “caso por caso”, es decir, no depende de la aprobación o de estudios realizados para 
ese evento en otros países o de la aprobación de otros eventos basados en la misma 
característica introducida. 
Agrobiotecnología y MIP. Necesidad de un programa de refugios 
 
La bioseguridad es uno de los puntos clave que debe ser abordado cuando se 
introducen organismos genéticamente modificados (OGM) en un ecosistema y su 
perdurabilidad en el tiempo. Los cultivos GM con propiedades insecticidas que se 
encuentran actualmente en el mercado, producen una proteína cristalina (Cry) que proviene 
de la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt). Estas proteínas son letales para los insectos 
susceptibles ya que al ser ingeridas degradan las paredes de su tubo digestivo. Este efecto 
constituye la base de la defensa contra insectos plaga de todos los OGM comerciales que 
se cultivan de la actualidad, reduciendo de este modo el uso de insecticidas químicos. 
 
Por otro lado, los refugios son zonas libres de plantas Bt, y el “programa de refugios”, 
implica cultivar zonas con plantas libres de Bt junto a los campos con plantas Bt. El objetivo 
y función de los refugios es generar un microambiente en donde los valores selectivos de los 
individuos sensibles a la toxina Bt sea máximo, asegurando de este modo que el alelo S 
(susceptibilidad) nunca se pierda. La mecánica es mantener alelos susceptibles en las 
poblaciones de insectos para que los insectos susceptibles se desarrollen en gran número 
sobre plantas no transgénicas y se crucen con los potenciales insectos resistentes que 
puedan sobrevivir en las plantas transgénicas. La progenie heterocigota que resulte de estos 
cruzamientos será eliminada por las altas dosis de proteína insecticida presente en las 
plantas transgénicas. 
 
La teoría que sustenta a los programas de manejo integrado se basa en modelos 
genético-poblacionales. El planteo a campo para un productor agrícola, requiere definir cuál 
es el porcentaje mínimo que se debe cultivar con plantas libres de Bt para que el programa 
funcione, ya que es obvio que el rendimiento económico de estas plantas susceptibles de 
ser atacadas por los lepidópteros será menor. Para finalizar, el objetivo de un programa es 
promover un uso responsable de la tecnología que permita retrasar cualquier potencial 
desarrollo de resistencia y detectar inmediatamente cualquier cambio en la susceptibilidad 
de la población de insectos. 
 
Ejemplo práctico de un Programa de Manejo de Refugios de Maiz Bt en Argentina 
 
a) Los refugios deben sembrarse con un maíz no Bt de ciclo similar en la misma fecha 
de siembra que el lote Bt. 
b) El refugio debe ser el 10% de la superficie del lote. Por ejemplo, cada 9 hectáreas 
sembradas con maíz Bt, debemos sembrar 1 hectárea con maíz no Bt. 
c) Los refugios deben sembrarse en bloque en uno de los bordes del lote. Si el lote 
mide más de 1500 m de lado, el bloque de refugio deberá sembrarse en el centro del 
mismo, para asegurar que los insectos del refugio puedan volar y cruzarse con 
cualquier potencial sobreviviente del maíz Bt. 
Respecto de tratamientosquímicos 
a) No deben realizarse aplicaciones de insecticidas para el control del barrenador del 
tallo (Diatraea saccharalis) en los refugios. 
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b) En caso de detectarse ataque de gusano cogollero (Spodoptera frugiperda) por 
encima del umbral de acción, pueden aplicarse insecticidas. 
c) El mejor control del gusano cogollero se obtiene con aplicación de insecticidas en los 
primeros estadios del cultivo. De esta forma, además de facilitarse el trabajo, se 
disminuye la presión de la plaga en estadios más avanzados, preservando la función 
del refugio 
 
Bibliografia 
 
AAPRESID. 2013. Manual para periodistas. 69 pag. Material de divulgación 
Levitus. G y otros. 2010. Biotecnología y Mejoramiento Vegetal II. Ed. INTA. 
Disponible en Portal: www.argenbio.org 
Valderrama F., Arango I., Afanador K. 2005. Transformación de pantas mediada por 
Agrobacterium: “Ingeniería genética natural aplicada”. Rev.Fac.Nal.Agr.Medellín.Vol.58, 
No.1. p.2569-2585 
 
 
 
 
http://www.argenbio.org/