Biotecnología Y Agrobiodiversidad

BIOTECNOLOGÍA MODERNA, PLANTAS TRANSGÉNICAS Y AGROBIODIVERSIDAD: OPORTUNIDADES Y DESAFÍOS

RESUMEN

Evolución de la tecnología

El avance de la genética molecular y celular, y el poder de las tecnologías de información, ha creado una nueva plataforma, la biotecnología. Combinada con la genómica y la bioinformática, la biotecnología abre un camino para lograr ganancias de productividad asociados con el mayor y mejor uso de los recursos genéticos. Esto constituye una de las oportunidades más importantes para la inversión en biotecnología sobre todo por los países ricos en biodiversidad. Este avance de la ciencia ha sido exponencial en los últimos 30 años, teniendo a la producción de las primeras moléculas de ADN recombinante en 1973 como el punto que condujo a la generación de organismos genéticamente modificados mediante la ingeniería genética; y al mapeo genómico de numerosas especies que está cambiando casi totalmente el mejoramiento genético convencional.

Actualmente, la genómica y la bioinformática están generando catálogos completos de todos genes, su localización y función (1); se ha terminado la secuencia completa del genoma de Arabidopsis, y se ha anunciado el primer “catálogo” de la secuencia del genoma del arroz; mediante tecnologías de miniaturización y automatización se está masificando el estudio de todo el genoma y no sólo de unos pocos genes. Estos pasos permitirán localizar y determinar las funciones de los genes, y el análisis masivo de la expresión de genes. Esto podrá ser usado para modular y modificar las rutas metabólicas de la planta mediante ingenierías genéticas complejas, y obtener productos mejorados en el futuro.

La biotecnología y la agrobiodiversidad van de la mano, mientras que la biotecnología ofrece herramientas para entender, conservar y usar los recursos genéticos, estos son fuente de genes para el mejoramiento de los cultivos, dentro y entre especies.

La conservación de la agrobiodiversidad y el desarrollo agrícola adquieren codependencia ya que, mientras que sin una agricultura apropiada los ecosistemas pueden ser transformados drásticamente; sin la biodiversidad, la agricultura no puede prosperar. Por ejemplo, la biotecnología puede ayudar a ampliar la base genética de los cultivos, mediante la identificación y transferencia de genes y compleja de genes útiles de especies silvestres a variedades cultivadas; esto ha sido demostrado en tomate y arroz. También, la selección de genotipos con caracteres útiles puede ser más efectiva usando marcadores genéticos moleculares. La Tabla 1 presenta una lista de algunas tecnologías moleculares y celulares actualmente en uso para ayudar al manejo, conservación y mejoramiento de los cultivos.

Especies Genes Secuencias de DNA

Marcadores Secuenciación * Mapeo genético

Moleculares * Clonación de genes

* Trasformación genética

Variación de DNA Variación del DNA

[Entre Especies] [Dentro de Especies]

*Medición de la Diversidad Utilización a Nivel de Genes

*Evolución Biología de

*Taxonomía la Conservación Base Genética de Cultivos

Figura 1. Relaciones entre la biotecnología y la agrobiodiversidad para el entendimiento, la conservación y el uso de los recursos genéticos.

Cultivos Transgénicos

La modificación genética de las plantas contribuye a aumentar la eficiencia de la agricultura; por lo tanto, contribuye también a la conservación de la agrobiodiversidad. La modificación genética de los cultivos se inicia con los agricultores hace miles de años, siendo la domesticación a partir de los parientes silvestres la base de la agricultura moderna aquí, los procesos de selección, mutación y flujo de genes han contribuido a la evolución. Luego, la genética Mendeliana, que usa la hibridización y recombinación dirigida, y la búsqueda de individuos útiles como metodología de mejoramiento; actualmente, la transgénesis, mediante el uso de la ingeniería genética, no es sino un proceso adicional de mejoramiento de los materiales mejorados por nuestros antepasados.

Tabla 1.- Uso de tecnologías moleculares y celulares en el manejo y conservación y uso de los recursos fitogenéticos.

Áreas y objetivos Tecnologías

1. Caracterización y racionalización Marcadores moleculares (dactiloscopia genética)

de germoplasma

- Identidad genética - Microsatélites

- Colecciones nucleares - AFLPs

- Distancias genéticas - RAPD

- Selección de parentales - PCR

2. Generación de variabilidad Recombinación y transferencia de genes

- Cruzas inter.-específicas - Rescate de embriones

- Transformaciones complejas - Marcadores moleculares (QTLs):

- Transgénesis Microsatélites, RFLPs, ESTs

- Aislamiento, clonación y transformación genética

3. Selección de variación útil Identificación y fijación de genes y genotipos

- Marcación de genes - Doble haploides

- Mapas y marcadores moleculares - Cultivo de microsporas y óvulos

4. Multiplicación y distribución

- Identidad/pureza - Marcadores moleculares

- Clonación - Micropropagación

La ingeniería genética enriquece el vocabulario genético de las plantas, adicionando una o más “palabras”, al acervo del genotipo correspondiente a la especie y variedad. A comienzos de los 90’s la China fue el primer país que cultivó tabaco transgénico resistente a virus; en 1994, la compañía Calgene desarrolló un tomate de maduración retardada (Flavr-Sarr), el cual convirtió en el primer producto alimenticio derivado de plantas transgénicas. En los últimos años los cultivos transgénicos han llegado a los campos del agricultor en por lo menos 7 países industrializados y 8 en desarrollo. En los últimos años, se ha registrado una adopción sin precedentes de los cultivos transgénicos. El área total en el año 2,000 ha alcanzado 40 millones de has, con el 75% en países industrializados y el resto concentrado en pocos países en desarrollo ubicados en zonas temperadas

El impacto de esta primera generación de cultivos transgénicos incluye:

• Menor uso de pesticidas químicos.

• Mayor flexibilidad en el manejo de los cultivos, beneficiando principalmente al agricultor y las empresas de semillas, pero en menor grado a los consumidores.

Los rasgos mejorados incluyen la tolerancia a herbicidas y la resistencia a insectos, y entre los cultivos se encuentran principalmente aquellos de importancia en países temperados: la soya, maíz y canola. Para el caso de la soya y el algodón, casi el 50% del área global cultivada ha sido con transgénicos en el año 2000, mientras que para el maíz sólo el 7%.

Los principales actores en la industria global de semilla transgénica se encuentran las compañías DuPont, Pioneer, Monsanto, Novartis, Aventis, Limagrain.

Se estima que más del 60% de los alimentos procesados en los mercados de EE.UU. y otros países (pizzas, hojuelas de papa, galletas, helados, aderezos para ensaladas, miel de maíz, etc.) contienen desde mediados de los 90’s, ingredientes derivados de soya, maíz y canola transgénicos.

Una observación a la producción global de cultivos nos indica que entre 75-90% del área de frutas y hortalizas, maíz, arroz y algodón está en los países en desarrollo; más aún, las tasas de crecimiento proyectadas para estos cultivos para los próximos 20 años van 1.5% para arroz, 2% para maíz y 2.8% para papa (Tabla 2). La pérdida reportada por ataque de plagas para cultivos como el arroz, la papa y el maíz es de 15-20% sobre una producción anual de más de 2,000 millones de TM. Esta situación ofrece una oportunidad importante para el uso de cultivos transgénicos en los países en desarrollo de mayor área de producción. En 1999, 1.3 millones de agricultores Chinos cultivaron 3 millones de has de algodón transgénico (Bt), y un millón de has de tabaco con resistencias transgénica a virus; y actualmente se evalúan más de 100 transgenes en 47 cultivos; se proyecta que

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