Bioluminescence in plant biotechnology: bananas are glowing light!

Abstract

RESUMEN: Bioluminiscencia se refiere a la producción de luz por organismos vivos. El descubrimiento del proceso de la bioluminiscencia allanó el camino para su uso como una herramienta biotecnológica en organismos no bioluminiscentes. Para ser operativo el proceso de bioluminiscencia se requiere esencialmente de dos componentes: un sustrato (llamado luciferina) y una enzima (llamada luciferasa), que cataliza una reacción que conduce a la liberación de fotones, y por lo tanto de luz. El gen que codifica la enzima luciferasa (luc) puede ser utilizado como un reportero altamente sensible para monitorear la expresión de genes en las plantas después de aplicar la luciferina simplemente por aspersión. Un ejemplo de la utilidad de este sistema reportero aplicado en banano se presenta aquí. El establecimiento de suspensiones de células embriogénicas de banano permite la generación de plantas transgénicas con la ayuda de una famosa bacteria del suelo, Agrobacterium tumefaciens. Un gen luc modificado de la luciérnaga de América del Norte fue transferido al banano para el descubrimiento de nuevos genes y promotores, es decir, secuencias de ADN reguladores que se encargan de activar los genes. Promotores de banano fueron identificados gracias a la selección de plantas de banano que presentaron bioluminiscencia mediante un sofisticado sistema de adquisición de imágenes en una caja hermética. ABSTRACT: Bioluminescence refers to the production of light by living organisms. The discovery of the bioluminescence process paved the way for its use as a biotechnological tool in non-bioluminescent organisms. To be operational the bioluminescence process essentially requires two components: a substrate (called luciferin, which means ‘light bearing substance’) and an enzyme (not surprisingly called luciferase) that catalyzes a reaction leading to the release of photons, and thus light. The gene encoding luciferase enzyme or shortly luc gene can be used as a highly sensitive reporter to monitor gene expression in plants upon the application of luciferin simply by spraying. An example of the usefulness of this reporter system in banana is presented here. The establishment of banana embryogenic cell suspension allows the generation of transgenic plants with the aid of a famous soil bacterium, Agrobacterium tumefaciens. A modified luc gene from the American firefly was transferred to banana for the discovery of novel genes and promoters, i.e. regulatory DNA sequences that are responsible for switching on genes. Banana promoters were identified by selecting banana cultures and plants showing bioluminescence under a sophisticated camera system in a light-tight box.