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EVENTO: EXPERIENCIAS DEL CULTIVO DE SEMILLAS GENETICAMENTE MODIFICADAS (Transgénicos)
Y SU IMPACTO EN LA PRODUCCION AGRICOLA
TEMA . Cultivos Genéticamente Modificados:“Experiencias de su Cultivo y Avances en la Implementación del Marco Regulatorio para su
Introducción y Uso Bajo el Ámbito del Sector Agrario”
Piura - ChiclayoJulio 11-12, 2019
PRESENTACION
Desarrollo, Adopción y Uso de Cultivos Transgénicos
Algunos Ejemplos-Casos Aplicables a la Intensificación Sostenible de la Producción Agrícola para la Alimentación , la Industria , el Comercio
William M. Roca Pizzini, PhD Prof. Visitante UNALM, CIAT Emérito , Académico ACAL
w.roca@cgiar.org
Biología sintética
Secuenciación de “última generación”
Proteómica/Metabolómica
Bioinformática
Nano bio-tecnología
Metagenómica
Cultivo de Células Madre
Robótica
Siembras comerciales de transgénicos
Secuenciación de genomas
Análisis molecular de genomas
Marcadores moleculares
Tecnología PCR
Transformación genética
Clonación de genes
ADN recombinante
Código genético
Regeneración de plantas
Doble hélice del DNA
Totipotencia celular
Mendel-Darwin
1866 1900 1940 1953 1960 1973 1982 1900 1995 2000-05-2010-2015
EV
OL
UC
ION
DE
LA
BIO
TE
CN
OL
OG
IA
G.Mendel : Mitad del
Siglo XIX. Estableció
las dos únicas Leyes
de la Biología en la
historia : transmision
de rasgos
hereditarios.
Mendel : Herencia , Genes y ADN
Postula que las unidades de la
herencia son discretas e indivisibles Descubre el ( concepto de ) gen y
variantes ( alelos); otros conceptos de
Mendel : gametos, genotipo, fenotipo,
ligamiento cromosomal
Mendel invento la genética , sin embargo
:
No utilizo el microscopio,
No conocio la meiosis , ni el ADN
Pero introdujo métodos matemáticos
–estadísticos
PRODUCTIVIDAD
MAYOR CANTIDAD DE
PRODUCTO POR UNIDAD DE
RECURSO INVERTIDO POR
UNIDAD PRODUCTIVA
LA PRODUCTIVIDAD
COMO FUNCIÓN
DE LA
GANANCIA
GENÉTICA
Warner Arber Nobel Price 1962
El ADN recombinante: hacia la modificación genética moderna
5’ GTGCCGGTTGAATT
3’ CACGGCCAAC
5’ GTGCCGGTTGAATTCCGCGATCGTAAAC 3’
3’ CACGGCCAACTTAAGGCGCTAGCATTTG 5’
CCGCGATCGTAAAC 3’
TTAAGGCGCTAGCATTTG 5’
5’ GTGCCGGTTGAATT
3’ CACGGCCAAC
CCGCGATCGTAAAC 3’
TTAAGGCGCTAGCATTTG 5’
Corte con enzima de restricción EcoRi
Re-unión con enzima de Ligaza
ADN de
plásmido
ADN del
virus SV40
Paul Berg
1972-73
ADN
recombinante Plásmido: Virus:
LA INGENIERÍA GENÉTICA DE PLANTAS : UTILIZA MÉTODOS DE LA EVOLUCIÓN
EN LA NATURALEZA (1983)
LOS PROCESOS MOLECULARES DE LA TRANSGÉNESIS Y LA MUTACIÓN NATURAL SON BÁSICAMENTE SIMILARES (*)
(* ) Publicaciones de
Arber sobre el tema :
1990,1994,2000,2002,
2003,2004,2006.2008, 2010,2011.
La evolución molecular (generación espontánea
de variantes genéticos) y la ingeniería genética (
usando el ADN recombinante) siguen los mismos
tres procesos :
(i) cambios locales pequeños en secuencias
nucleotídicas ej. deleciones , inserciones
(ii) re-arreglos internos de segmentos de ADN
genómico ej. enzimas generadoras de variación ,
elementos móviles
(iii) adquisición de pequeños segmentos de DNA de
otro organismo mediante transferencia horizontal de
genes ej. información genética de ADN extracelular
* Milusqui Verastegui, W. Roca (2001)
Camu-camu embryogenic callus and differentiation of somatic embryos*
EVOLUCIÓN DEL MEJORAMIENTO GENÉTICO DE CULTIVOS
Fuente: BDP
Jean-Baptista Lamark
C.H. Waddington (Premio Nobel 1975) “Herencia Lamarkiana ” (1801)
S.LURIA ,Premio Nobel 1962 Charpentier
Francisco Mojica , Prof
Investigador Microbiologo de la
Univ de Alicante, España, por
primera vez (1980´s) reporta
sus hallazgos sobre un
Sistema de defensa de
miroorganismos contra
microbios invasores mediante
copia –memoria genética para
defensa mediante cortes del ADN invasr invasor. Mojica llama “
repeticiones palindromicas cortas
regularmente espaciadas (CRISPR)
Desarrollo de variedades transgénicas
Grupo de proveedores
de tecnologías
Plan de desarrollo del
producto
Tecnología propia
Producto comercial
Tecnologías
de otras fuentes Proceso de desarrollo
Evaluación
• Controlada
• Campo
Transgénicos de
otras fuentes
ÚNICO PAÍS
EN LA
REGIÓN ANDINA
Colombia los siembra desde el año 2000
2000 Clavel Azul
2003 Algodón
GM
2007 Maíz GM
2009 Rosa Azul
2010 Soya GM
Cultivos aprobados
ALGODÓN Tolerante a herbicidas – TH
Resistente a insectos o Bt
Bt/TH
MAÍZ Tolerante a herbicidas – TH
Resistente a insectos o Bt
Bt/TH
CLAVEL Color azul de los pétalos
ROSAS Color azul de los pétalos
SOYA Tolerante a herbicidas - TH
• Abnormal: 37.9%
• Normal: 71.81%
Conversion on solid medium
Results
Tecnologia para el café: Resistencia a la roya del café y a la broca del café . Objetivo : mantener la calidad aromatica y los sabores de cafes comerciales tradicionales
Biotecnología aplicada
al cultivo de caña de azúcar
Cenicaña
JERSHON LÓPEZ, Ph.D
Líder Área Biotecnología
jlopez@cenicana.org
Grandes y Pequeños Productores de Caña de Azúcar en Colombia (*)
Sectores de azúcar, bioetanol y energía
eléctrica: 13 ingenios en 250,000 has, en 5 Dptos del país
Sectores de trapiches paneleros (< 1 ha
por agricultor.): En 240,000 has
(*) Jershon López, CENICAÑA, Valle del Cauca, Colombia ( 2019)
Estrategias de mejora en
variedades comerciales
Transformación Genética Edición Genómica
Resistance to yellow leaf virus in sugarcane
Increase in sugar content, biomass, tolerance to water stress, aluminum and
salt in sugarcane
Genomic edition in sugarcane for validation of CRISPR methodology and induce
flowering in sugarcane.
Validation of genes associated with water stress in cane using Arabidopsis thaliana as
a model plant.
Genetic transformation of sugarcane for resistance to the complex of species of
Diatraea spp.
GENETIC TRANFORMATION PROJECTS
TRANSFORMACIÓN GENÉTICA (BIOBALÍSTICA)
Plantas
transformadas
yls = 48;
SoD2 = 31
Gen
SoD2
Raquitismo
de la soca
Escaldadura
de la hoja
Fragmento yls
Virus de la
hoja amarilla
500 Pb 300 Pb
Plantas resistentes estan en pruebas de patología
Transformación génetica de caña usando genes de
interés agronómico para aumento de azúcar,
biomasa y tolerancia al estrés hídrico
Jershon López 1 H. Jaimes 1, I. Ocampo 1, R. Barrios 1, M. Franco 1, F. Salazar 1, F. Garcès 1, J. Victoria.
Objetivo: Incrementar el rendimiento en variedades de caña usando genes asociados con incremento en azúcar, biomasa y tolerancia al estrés hídrico
La Esmeralda
23 tallos 26 tallos
Genotipos promisorios con Mayor Biomasa: gen1
Genotype Brix % SUC (mg/ml) GLC (mg/ml) FRC (mg/ml) Total Sugars
(mg/ml) Sucrose Purity
(%)
Control 2 10.4 43.62 15.47 13.65 72.74 60.0%
Control 1 8.6 61.44 16.70 13.77 91.91 66.8%
Transgenic 10094767
11.2 66.70 17.05 13.65 97.40 68.5%
Transgenic 10094763
13.6 98.73 16.08 12.23 127.03 77.7%
Transgenic 10094766
14.0 110.88 13.40 10.40 134.68 82.3%
CC3 plants, 6 months old
The best transgenic event had 23% more sucrose than the best control
Pureza Azúcar Gen1
Ensayos Invernadero
Supuesto con ahorro del 30% en el costo del riego
BENEFICIO ECONÓMICO
Ganancia adicional (dólares, rojo o en verde) si se aumenta en 10% las toneladas de caña por ha o el 1% del rendiiento
1er
Envío
Estado II
• 2 clones en Estado III
• Estrés Hídrico: W
2do envío
Estado II
• 29 Clones Estado II
• Aumento Biomasa: Gen1
3er Envío
Estado II
• 11 clones estado II
• Aumento Biomasa y EH:
EH: Estrés Hídrico
Cenicaña avances transformación/Edición genética
• Cenicaña tiene clones promisiorios con aumento en azúcar, TCH y tolerancia a estrés hídrico • Clones en estado III (4to ciclo de selección, para medir impacto comercial)
• Hemos editado gen que modifica angulo de la hoja como prueba de concepto de edición genómica
• Empezamos proyecto para reducir contenido de lignina en caña usando Crispr/Cas9
• Se hacen bioensayos y transformación con genes Cry1Ab y Cry1Ac para resistencia al complejo de especies Diatraea spp
• Aceptación de caña modificada por parte de los cultivadores va a depender del impacto económico y ambental, En general hay buena aceptación a la tecnología
• En Colombia los organismos Editados geneticamnete son considerados convencionales bajo resolución No. 29299 08/2018 ICA si demuestran que no contienen ADN integrado( exogeno) en el genoma.
DATOS DEL ANALISIS META DE KLUMPER & QAIM (2014)
• Cultivos Transgénicos incluidos: Principalmente: Soya, Maíz, Algodón También: Papaya, Remolacha. • Mediciones: • Variables Agronómicas y Económicas • No. de observaciones por cada variable : Rendimiento = 451 Cantidad de Pesticida = 121 Costo de pesticida = 193 Costo total de la producción = 115 Ganancia para el agricultor = 136
Klumper and Qaim, 2014, PLoS
ONE
Impact of Adoption of GM Crops A Meta Analysis of 147 Studies
Conclusiones del Estudio: Análisis de Costos de Producción y Uso de Pesticidas ( A.Chaparro , et al, Univ.
Nacional ,Colombia) Maiz Transgenico –vs- Convencional en el Valle San Juan
(Tolima), Colombia ( 2014)
• RENDIMIENTO: Tecnología Transgénica 0.97 ton/ha > Tecnolologia Convencional
• GANANCIAS: > 100% para la Tecnología Transgénica.
• USO DE INSECTICIDA : 100% menor cundo se usa la
Tecnología Transgénica.
Los costos de generar y liberar OGMs como bienes públicos en países en desarrollo: El caso de
una variedad de papa con resistencia a tizón tardío.
Benjamin Schiek1*, Guy Hareau2, Yona Baguma3, Akshat Medakker4, David Douches5, Frank Shotkoski6 and Marc Ghislain1† (With contributions from Eric Magembe)
International J. Biotechnology, available online
IX Encuentro REDBIO 2016 “Biotechnology for Development and Sustainable Use of Biodiversity”
July 1, 2016 , Lima – Perú
Controlling LB disease
• Losses range from 22-80% (Kenya; Lung et al., 2009) and 40-100% (Uganda; Adipala, 1999, Byarugaba et al., 2013), representing 150M USD per year
• For 54% Kenyan potato farmers still a serious threat • The use of fungicides to control LB disease costs 10-25% of total
sale for the average potato farmer in Kenya
Naturally resistant to LB
Breeding and Selection
Toluca
1959 2005
46 Years
Bionica
(X)n X
LB resistant varieties
Solanum bulbocastanum
Solanum acaule Solanum tuberosum
LB resistant wild relatives
Resistance to LB exists
3
48
1. Motivation of the study
Many influential people are under the impression that GM programs are too expensive for non-profit institutions to pursue
Private Sector GM Product Cost Estimates Regulatory Approval: $7.06-$15.44 million Source: Kalaitzandonakes et al. 2006
From Research to Regulatory Approval: $136 million Source: Phillips McDougal 2011
Non-profit sector GM Product Cost Estimates Lack of studies informing on real costs
49
1. Justification of the study Motivation • Many influential people are under the impression that GM programs are too
expensive for non-profit institutions to pursue • However, this impression is based on private sector estimates, no study on
non-profit institution costs yet exists • No details on how the costs were assessed
Aim of the study • To fill this gap by assessing the cost to non-profit institutions of developing
and releasing a GM potato variety. • To develop a methodology to assess costs of developing the LBr variety,
the steps and its uncertainties
Two potato LB resistance for developing countries • CIP, NARO Uganda • Cornell University, Michigan State University, Sathguru Management
Consultants Pvt. Ltd., India
Accounting categories
50
51
3.2. Results of Cost Assessment
52
4. Conclusions
• Clear and transparent methodology, real costs accounted for • CIP and CU costs are less than the private sector estimates by
2 orders of magnitude : $ 1.5 million • Case by case basis • Timeline is about 8 years but can be extended due to
uncertainty in the duration of the regulatory and approval process.
• Net payoff for a non-profit institution pursuing GM product development programs is much higher than many suspect.
FRIJOL “Embrapa 5.1” GM , con resistencia muy alta al Mosaico Dorado del Frijol (BGMV) , obtenido mediante la estrategia de MG de “ARN antisentido”; y la var. Olathe , una isolinea no GM ( entre 15-90% de las plantas presentan sintomas ).( F.Aragao , EMBRAPA,Brasil ) Fuente : F. Aragao, EMBRAPA ( REDBIO 2016)
Brecha de rendimiento de la papa en condiciones de pequeña agricultura y bajos ingresos
0
5
10
15
20
25
30
Virus
Rancha
Semilla sana
Bacteriosis
+ 6.0 t
+ 5.1 t
+ 2.8 t + 0.6 t
Rendimiento de la papa (t/ha)
INSTITUCIONALIDAD EN LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA PARA LA APLICACIÓN DE LA BIOTECNOLOGÍA MODERNA
Investigación Científica
Fundamental
Investigació
Científica Aplicada
APLICACION TECNOLOGICA
BIENES
PúBLICOS (*) CONOCIMIENTO DESCUBRIMIENT
OS I
INFORMACION TECNOLOGIAS
MISION : MISION: ENTENDER MECANISMOS SOLUCIONAR’ALIvIAR BASICOS DE LA VIDA DESAFIOS SOCIAL ECONOMICOS AMBIENTAL ESNOMICOS ,
ACTORES ACTORES
Sector público Ej. Unversidades SECTOR PUBLICO > Privado
(I-D-i)
Misión:
Usar y aplicar Tecnológicas
Actores: Sector privado > publico (empresas y otros)
Nat
ura
leza
(*) Condiciones: (i) Generación de conocimiento en un lugar ; ii) el conocimiento deben estar contenido en una tecnologia socialmente util;(iii) el conocimiento y la tecnología deben tener la dimension de BIEN PUBLICO; (iv)Los usuarios deben adaptar la tecnologia a sus condiciones.
https://www.youtube.com/watch?v=TS0werNlTBg
ALFONSO CUPITRA , agricultor comunitario Paricipante del Foro Cultivos mas productivos, innovaccion, desarollo , paz Tolima, Colombia