Pedro rocha

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Importancia de las tecnologías limpias, los marcos regulatorios y la institucionalidad para la mitigación y adaptación de la agricultura al cambio climático Pedro J. Rocha S. Biólogo, Ph.D. Coordinador Área de Biotecnología y Bioseguridad Programa de Innovación para la Productividad y la Competitividad VI Congreso Nacional de Ingenieros Agrónomos de Nicaragua Managua, 30 de Agosto de 2012

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Presentación en el VI Congreso Nacional de Ingenieros Agrónomos de Nicaragua.

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Page 1: Pedro rocha

Importancia de las tecnologías limpias, los marcos regulatorios y la institucionalidad para la

mitigación y adaptación de la agricultura al cambio climático

Pedro J. Rocha S. Biólogo, Ph.D. Coordinador

Área de Biotecnología y Bioseguridad Programa de Innovación para la Productividad y la Competitividad

VI Congreso Nacional de Ingenieros Agrónomos de Nicaragua

Managua, 30 de Agosto de 2012

Page 2: Pedro rocha

• Reflexiones Introductorias – Humanidad, Innovación e Institucionalidad

• Nueva Revolución Agroalimentaria

• Avances en Biotecnología – Cultivo in vitro de Células y Tejidos

– Transgénesis y Bioseguridad • Estado de la agricultura transgénica en 2011

• Estado de la agricultura orgánica

– Marcadores Moleculares

– Genómica, “ómicas” y bioinformática

– Biología Sintética y Nanobiotecnología

• Consideraciones Finales

Contendio

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Page 3: Pedro rocha

• Reflexiones Introductorias – Humanidad, Innovación e Institucionalidad

• Nueva Revolución Agroalimentaria

• Avances en Biotecnología – Cultivo in vitro de Células y Tejidos

– Transgénesis y Bioseguridad • Estado de la agricultura transgénica en 2011

• Estado de la agricultura orgánica

– Marcadores Moleculares

– Genómica, “ómicas” y bioinformática

– Biología Sintética y Nanobiotecnología

• Consideraciones Finales

Contendio

3

Page 4: Pedro rocha

Necesidades (Demandas) de la Humanidad:

Crecientes en Calidad y Cantidad

http://www.flickr.com/groups/caracasfree/discuss/72157603380822992/

http://www.storyspanish.com/?p=689

https://nccnews.expressions.syr.edu/?p=36010

http://www.sciencedaily.com/releases/2009/10/091001081223.htm

http://www.ahorroenenergia.com/consejos-para-ahorrar-gasolina-ii/

http://livingviajes.com/costa-rica-un-paraiso-de-sensaciones/

http://es.paperblog.com/secretos-para-la-eterna-juventud-530620/

http://es.paperblog.com/buscando-el-elixir-de-la-eterna-juventud-525816/

Menzel, P. Hungry planet (2007) Menzel, P. Hungry planet (2007) Siabatto, O. (2009)

http://es.123rf.com/photo_5132723_estatuas-de-los-hombres-desempleados-de-pie-en-una-l-nea-de-desempleo-durante-la-gran-depresi-n-en-e.html

http://www.tuverde.com

http://www.chinadaily.com.cn/olympics/2008-08/22/content_6962746.htm

4

Page 5: Pedro rocha

Paradojas

La biodiversidad es esencial para el sostenimiento de la humanidad… Sin embargo,

solo 30 cultivos proveen el 95% de los requerimientos nutricionales humanos

75% de ocho …

40% de dos, arroz y trigo

www.shutterstock.com Keith Weller /http://www.sciencedaily.com

5

Page 6: Pedro rocha

Paradojas

Hay hambre en el mundo, un millardo de personas está en situación de vulnerabilidad alimenticia

Sin embargo, el 40% de los alimentos producidos en el mundo se pierden o se

desperdician…

Josette Sheeran , Dir. Ejec. PMA

http://santamarta-magdalena.gov.co http.//www.elbustodepalas.blogspot.com http.//www.laponzona.com

6

Page 7: Pedro rocha

http://altanto.blog.terra.com.co/files/2009/03/rio.jpg

El agua es tan valiosa que no tiene precio

Paradojas

Page 8: Pedro rocha

“En los próximos 50 años necesitaremos producir una cantidad de alimentos

equivalente a la que ha sido consumida en toda la historia de la humanidad”

Megan Clark, CSIRO - Australia

> 7.000´000.000

http://www.ciberdroide.com/wordpress/previsiones-de-crecimiento-demografico-mundial/

8

Page 9: Pedro rocha

Cambio Climático Global

http://www.elcolombiano.com

http://www.indaga.net/noticiascomunitat/images/incendios-forestales-comunitat.jpg

http://www. robertocarballo.com

Page 10: Pedro rocha

Impactos del Cambio Climático sobre los Recursos

Naturales

• Sobre las fuentes de agua dulce

– Las proyecciones muestran la contracción de la superficie de hielos y de nieve.

En algunas proyecciones los hielos de la región ártica prácticamente

desaparecerán a finales del presente siglo.

– El caudal disminuirá y los niveles de los ríos serán más volátiles.

– Las inundaciones más frecuentes y devastadoras.

– Las sequías serán extremas (mayor duración).

– Disminución de recursos hídricos de regiones secas de latitudes medias y en

los trópicos secos • Menores precipitaciones, disminución de evapotranspiración, y también en áreas surtidas por la nieve y el

deshielo.

– Se verá afectada la agricultura en latitudes medias, debido a la

disminución de agua.

• Sobre los mares

– La contracción del manto de hielo producirá un aumento del nivel del mar de

hasta 4-6 m. en las costas.

– Inundaciones de áreas clave de valor económico, cultural y militar.

– Contaminación de acuíferos de agua dulce y manglares.

– La emisión de carbono antropógeno acidifica el océano (pH ha disminuido 0,1). • Se estima una reducción del pH del océano entre 0,14 y 0,35 en el s. XXI.

– Acidificación progresiva de los océanos tendrá efectos negativos sobre los

organismos marinos que producen caparazón, sobre el crecimiento de algas y

el contenido de O2 del agua y de la atmósfera.

http://www.paramo.org

http://www. robertocarballo.com

http://www.adn.es/clipping/ADNIMA20081214_2701/4.jpg

Page 11: Pedro rocha

Impactos del Cambio Climático sobre los Recursos

Naturales

• Sobre el aire

– Cambios en los patrones de precipitación.

– Presencia de eventos climáticos extremos

(huracanes, tormentas, ciclos de Niño y Niña más

frecuentes e intensos).

– Disminución de concentración de O2.

– Aumento de la concentración de otros gases (CH4).

• Sobre el suelo

– Reducción de los niveles de humedad

(aridificación) en particular en la región Caribe y en

planicies altas.

– Pérdidas de grandes áreas de suelo con efectos

sociales, económicos, políticos y productivos

(agricultura y ganadería).

http://www.galeriacolombia.com/userfiles/GUser/jorge_enriqu/org/caminando_1.jpg

http://sustentable.cl/wp-content/

Page 12: Pedro rocha

Impactos del Cambio Climático sobre los Recursos

Naturales

• Sobre la biodiversidad

– Pérdida de ecosistemas • El aire más cálido y la disminución de la humedad amenazan los páramos andinos y los pantanos de las alturas. Los

glaciares seguirán derritiéndose.

• Habrá impactos en los ecosistemas de tundra, bosques boreales y regiones montañosas por su sensibilidad al incremento

de temperatura; en los ecosistemas de tipo Mediterráneo por la disminución de lluvias; en aquellos bosques pluviales

tropicales donde se reduzca la precipitación; en los ecosistemas costeros como manglares y marismas por diversos

factores.

– Pérdida de especies • Riesgo de extinción en masa (disminución del número de especies en un lapso relativamente corto).

• Se estima que en los últimos 540 M.A. se han presentado más de cinco y menos de 20 eventos.

“Cinco grandes” extinciones en masa

Otras extinciones en masa

Todos los géneros

Géneros bien definidos

Millones de años

Mile

s d

e g

én

ero

s

Page 13: Pedro rocha

Otros Impactos del Cambio Climático

Sobre Recursos Financieros y Económicos

• Recursos públicos limitados que difícilmente podrán mitigar los efectos (por ejemplo, construcción y reparación de infraestructura: represas, puertos, centrales eléctricas, vías, etc.).

• Aumento de la fragilidad de sistemas productivos – Pérdidas de cultivos

• Crisis financieras

Sobre la sociedad

• Problemas sociales: Migraciones a gran escala, competencia irracional por recursos

• Problemas de salud pública: propagación más rápida y extensa de enfermedades (infecciosas, desnutrición, ceguera, etc.)

Sobre la Seguridad Nacional

• Actuará como multiplicador de amenazas

• Aumento de la frecuencia e intensidad de desastres naturales (sequías, incendios forestales, tormentas tropicales) con efecto humanitario y económico.

• Aumento de los desplazamientos humanos tanto nacionales como internacionales por escasez de alimentos y de agua.

• Alta demanda para operaciones de respuesta a emergencias.

• Tensiones internacionales.

• Generación de condiciones que facilitan actividades ilegales, agravando el crimen y la violencia.

http://audioblogs.cienradios.com.ar/mirol/archives/Pobreza.jpg

http://www.indaga.net/noticiascomunitat/images/incendios-forestales-comunitat.jpg

http://www.blogcurioso.com/wp-content/uploads/2008/11/teremoto1.jpg

Page 14: Pedro rocha

Impactos de la agricultura sobre el cambio

climático

•La agricultura intensiva actual contribuye al cambio

climático:

- Responsable del 26% de las emisiones del CO2 del mundo

- Responsable del 80% de la emisión de óxido nitroso debido a la

utilización de fertilizantes nitrogenados.

- Responsable del cambio de la vocación “natural” del suelo

(bosques, selvas, praderas, etc.).

- Fomenta la deforestación (Indonesia, Brasil)

– Uso del fuego como práctica en algunas regiones.

– Impacto del monocultivo sobre la biodiversidad (soya, maíz, etc.).

http://www.galeriacolombia.com/userfiles/GUser/jorge_enriqu/org/caminando_1.jpg

“En los próximos 50 años necesitaremos producir una cantidad de alimentos equivalente a la que ha sido consumida en toda la historia de la humanidad”

Megan Clark, CSIRO - Australia

Page 15: Pedro rocha

Impactos del cambio climático sobre la

agricultura

•Disminución de áreas para cultivo.

– Crecientes, inundaciones, avalanchas.

– Sequías, aridificación, erosión del suelo.

•Cambios inesperados en los períodos de siembra y

cosecha.

•Efecto sobre la fisiología de los cultivos.

– Incremento de fase vegetativa.

– Crecimiento rápido de malezas.

•Alteraciones en dinámica de plagas y enfermedades.

• Incremento de costos de labores.

– Adecuación de tierras, sistemas de riego y drenaje.

– Fertilización.

– Control de malezas, plagas y enfermedades.

•Cambios en la productividad.

– Agricultura protegida (Caribe).

– Eventuales incrementos en algunas especies.

– Disminución en cultivos exigentes en agua y temperatura.

•Des-incentiva la inversión y el trabajo en el campo.

– Dificultad en la consecución de créditos a pequeños agricultores.

• Más costoso y mayor riesgo.

http://fundacion-magdalena.gov.co

http://www.fedepalma.org

http://www.elhogarnatural.com http://www.engormix.com

Page 16: Pedro rocha

Impactos Ganadería y Cambio Climático (CC)

Impactos de: La ganadería sobre el CC El CC sobre la ganadería

Responsable de deforestación, compactación y erosión de suelos

Disminución de áreas de pastoreo - Disminución de productividad

Alteración de disponibilidad y calidad del agua.

- Contaminación por excretas y residuos de sacrificio

Disminución de fuentes de agua - Efecto sobre producción de leche - Mortandad de crías

Emisión de GEI* (CH4, CO2) - Uso del fuego como práctica cultural - 37% de las emisiones del metano

Estrés fisiológico - Cambios en comportamiento

Disminución de la biodiversidad Presencia de enfermedades

• Por cada kilo de alimentación, cada vaca emite entre 15 y 25 g (dependiendo del tipo de alimentación).

• Las emisiones de CH4 de la vacas dependen de la composición de la grasa de la leche.

Page 17: Pedro rocha

Ciencia, Tecnología, Innovación, Desarrollo & Institucionalidad

Naturaleza Recursos tangibles

Necesidades

Recurso Intangible

(Conocimiento)

Investigación Básica

Ciencia

Conocimiento tradicional

Tecnología

Industrias y Mercados

Innovación

Desarrollo Impactos

Económico Social

Ambiental

Investigación Aplicada

Rocha, 2009

17

Page 18: Pedro rocha

Campesino / Productor

Pro

du

cció

n

Po

líticas Pú

blicas

Finanzas

Preocupación del productor

Posiblemente para que el productor tome acción

Posiblemente para que el gobierno tome acción

Disponibilidad y habilidades

Acceso a mercados

Fluctuaciones/ Productos, Insumos

Normatividad

Programas de soporte

Conversaciones internacionales

Cabildeo

Ayuda reglamentaria

Concertación/ Comunicación

Condicionalidad de medidas ambientales

Apoyo a organizaciones de productores

Causas naturales Pérdidas relacionadas

Disponibilidad y costo del

capital

Flujo de caja

Activos

Independencia financiera

Cumplimiento de leyes y normas del

mercado

Calificaciones

Necesidades de capacitación

Promoción de servicios de consultoría

Manejo de recurso humano

Re-formación Profesional

Formación conducente a titulación

Aseguramiento general Ahorros

Sistema de Información Financiera

Uso razonable del crédito

Ingresos externos

Incentivos al ahorro

Seguro de cosecha

Prácticas agrícolas y

mejoramiento

Diversificación de producción

Almacenamiento

Producción por contrato

Cobertura

Herramientas administrativas

Comercialización

Seguro al ingreso

Infraestructura

Adaptado de: Financiere Agricole du Quebec- Developpement international (2009)

Programas de asistencia a catástrofes

Cubrimiento ex ante

Investigación y asesoramiento

agronómico

Soporte para empaque,

transporte y almacenamiento

Apoyo a la renta

Apoyo a las juntas de

comercialización

Incremento en la disponibilidad de

crédito

Vinculo Seguros/Finanzas

Capacitación e información en administración

Seguridad

Seguridad

Soberanía sobre recursos

genéticos

Conservación y uso de recursos genéticos

18

Bioseguridad

Page 19: Pedro rocha

Campesino / Productor

Pro

du

cció

n

Po

líticas Pú

blicas

Finanzas

Preocupación del productor

Posiblemente para que el productor tome acción

Posiblemente para que el gobierno tome acción

Prácticas agrícolas y

mejoramiento

Fuente: Financiere Agricole du Quebec- Developpement international (2009)

Investigación y asesoramiento

agronómico

Bioseguridad

Conservación y uso de recursos genéticos

Page 20: Pedro rocha

Ciencia, Tecnología, Innovación, Desarrollo & Institucionalidad

Naturaleza Recursos tangibles

Necesidades

Recurso Intangible

(Conocimiento)

Investigación Básica

Ciencia

Conocimiento tradicional

Tecnología

Industrias y Mercados

Innovación

Desarrollo Impactos

Económico Social

Ambiental

Investigación Aplicada

Rocha, 2009

Institucionalidad

20

Page 21: Pedro rocha

Institucionalidad del Sector Agrícola en ALC

Mejorar el nivel de la agricultura Responder a retos actuales

Codex, PCB (COP), UPOV, TIRF, IPCC, etc. Foros

internacionales

Personal capacitado

Nuevas soluciones tecnológicas

Fortalecimiento institucional

Metodologías disponibles

Instrumentos de política

CAC, Fontagro, Foragro, Redes,

SICTA Mecanismos

Internacional Regional Nacional

Ministerios, Programas Nacionales Sectoriales,

Universidades, INTAs, Redes, Plataformas, Gremios,

Asociaciones

FAO, GFAR, GCAR, CGIAR, Embajadas

(Agregados agrícolas)

Hemisférico

IICA

21

Page 22: Pedro rocha

Acciones para mitigación y adaptación al cambio

climático sobre la agricultura

• Técnico – Desarrollo de materiales con alta plasticidad, tolerantes a sequía, a plagas y

enfermedades, de alta eficiencia fotosintética, adaptados a mayores

densidades de siembra.

– Utilización de tecnología transgénica.

– Utilización de agricultura limpia.

– Uso generalizado de agricultura de precisión.

– Mejora de tecnologías de invernaderos, riego, fertilización y desalinización.

• Productivo – Fortalecimiento de los pequeños emprendimientos.

– Incremento de las inversiones en tecnología y manejo para los grandes

emprendimientos productivos.

– Desarrollo de mercados específicos.

• Financiero – Fortalecimiento de los mercados de cobertura de riesgo con seguros.

– Fortalecimiento de los mercados de bonos de fijación de CO2.

• Energético – Desarrollo de energías alternativas.

http://www.enlineadirecta.info/fotos/campo2.jpg

http://elproyectomatriz.files.wordpress.com

Page 23: Pedro rocha

Cambio Climático – Agricultura - Tecnologías

Efectos del CC Consecuencias sobre el

cultivo Medidas de CT&I para mitigación y adaptación –

Precisión, Eficacia, Oportunidad

Disminución de áreas de cultivo (por inundaciones, sequías, vivienda, etc.)

- Incremento en costos (insumo tierra)

Incremento en densidades de siembra

Ingen

ierías: Agro

mica, C

ivil, Mecán

ica, Electrón

ica, Sistemas –

m

ecanizació

n, SIG

, sen

sores rem

oto

s, ob

servació

n satelital-

Fitom

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nética, Fisio

logía &

Fitop

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gía

Bio

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logía: C

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os, M

arcado

res mo

leculares,

Bio

rreactores, G

en

óm

ica, Bio

info

rmática, Tran

sgénesis

Generación de materiales “compactos”

Adecuación de tierras

- Incremento de costos (insumos, mano de obra).

Mecanización eficiente

- Posible aumento de emisiones GEI

Uso de métodos de adecuación eficientes

Disponibilidad de agua dulce

- Incremento en costos (insumo agua, mano de obra) - Conflicto por uso de agua

Generación de materiales tolerantes a sequía

Uso eficiente del agua (evaluación de sistemas de riego)

Planes de conservación de cuencas hídricas

Desalinización de agua marina

(Rocha, 2009)

23

Page 24: Pedro rocha

NRA: Cambio Climático – Agricultura -

Tecnologías

Efectos del CC Consecuencias sobre el cultivo Medidas de CT&I para mitigación y adaptación – Precisión,

Eficacia, Oportunidad

Alteración de condiciones medioambientales: humedad, luz (calidad y cantidad), precipitación, vientos, temperatura.

- Aumento de costos de producción (insumos, semillas, mano de obra)

Implementación eficiente de Tecnificación

Inge

nie

rías: Agro

mica, C

ivil, Mecán

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nica, Siste

mas –

me

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SIG, se

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os, M

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res mo

leculares, B

iorre

actores,

Ge

mica, B

ioin

form

ática, Transgén

esis

- Alteraciones fisiológicas (floración, polinización, crecimiento vegetativo, fructificación, contenido y calidad de metabolitos)

Conocimiento riguroso de materiales

Generación de nuevos materiales (mayor eficiencia fotosintética)

Uso de agricultura de precisión y SIG

- Pérdidas de biodiversidad Establecimiento de bancos de germoplasma

- Aumento de plagas y enfermedades conocidas y aparición de nuevas

Generación de materiales tolerantes o resistentes

Desarrollo de sistemas eficientes de diagnóstico

Alteración de la calidad del aire (contenido de CH4 y CO2)

- Implementación obligatoria de políticas de cero quemas.

Desarrollo de sistemas eficientes de preparación de áreas, control de enfermedades, erradicación, etc.

- Revaluación de sistemas animales en labores de siembra y cosecha.

Desarrollo de sistemas mecanizados de cosecha

(Rocha, 2009)

24

Page 25: Pedro rocha

Acciones para mitigación y adaptación al cambio

climático sobre la agricultura

• Técnico – Desarrollo de materiales con alta plasticidad, tolerantes a sequía, a plagas y

enfermedades, de alta eficiencia fotosintética, adaptados a mayores

densidades de siembra.

– Utilización de tecnología transgénica.

– Utilización de agricultura limpia.

– Uso generalizado de agricultura de precisión.

– Mejora de tecnologías de invernaderos, riego, fertilización y desalinización.

• Productivo – Fortalecimiento de los pequeños emprendimientos.

– Incremento de las inversiones en tecnología y manejo para los grandes

emprendimientos productivos.

– Desarrollo de mercados específicos.

• Financiero – Fortalecimiento de los mercados de cobertura de riesgo con seguros.

– Fortalecimiento de los mercados de bonos de fijación de CO2.

• Energético – Desarrollo de energías alternativas.

http://www.enlineadirecta.info/fotos/campo2.jpg

http://elproyectomatriz.files.wordpress.com

Page 26: Pedro rocha

• Reflexiones Introductorias – Humanidad, Innovación e Institucionalidad

• Nueva Revolución Agroalimentaria

• Avances en Biotecnología – Cultivo in vitro de Células y Tejidos

– Transgénesis y Bioseguridad • Estado de la agricultura transgénica en 2011

• Estado de la agricultura orgánica

– Marcadores Moleculares

– Genómica, “ómicas” y bioinformática

– Biología Sintética y Nanobiotecnología

• Consideraciones Finales

Contendio

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Page 27: Pedro rocha

Hacia una Nueva Agricultura: Escenario Mundial

• Político - Institucional

– Intensificación de procesos de

globalización.

– Desestabilidad social y política.

– Presencia de nuevas realidades

institucionales (vertical a horizontal).

• Económico

– Crisis económicas profundas.

– Nuevos líderes mundiales (CHN, IND, BRA).

– ALC fortalecida.

– Nuevos esquemas de cooperación técnica.

– Cooperación internacional enfocada en

África.

• Social

– Consumidores informados y exigentes.

– TIC, Internet, Redes sociales.

– Demandas crecientes en cantidad y

calidad.

– Inseguridad alimentaria.

• Ambiental

– Cambio climático global.

– Escasez de agua, suelo y recursos.

– Contaminación y deterioro ambiental.

– Pérdida de biodiversidad.

– Catástrofes de mayor impacto.

27

Page 28: Pedro rocha

Nueva Revolución Agroalimentaria (NRA)

• Se está en un proceso de consolidación de un nuevo paradigma tecnológico en la agricultura. – Agricultura de redes interconectadas, de ADN y software, de

territorios y clusters, de estándares y buenas prácticas, de responsabilidad y flexibilidad.

– Lógica de diversidad vs. Lógica homogenizadora (paradoja).

• La NRA es una Revolución Nano-Info-Bio-Tecnológica y Organizacional con orientación a la innovación

• NRA basada en la precisión: – En el manejo de los recursos productivos.

– En el mejoramiento genético “dirigido”.

– En el consumo (nutrigenómica y alimentos inteligentes).

– En la gestión de la inocuidad y la calidad (envases interactivos).

– En la prevención y control de enfermedades de plantas y animales.

Tomado de: Carlos A. Nobre

Tomado de: Menzel (2007)

http://cursosmasters.com/master-biotecnologia/

28

Page 29: Pedro rocha

Nueva Revolución Agroalimentaria (NRA)

• Re-impulso de rendimientos. – Debilitamiento del aumento de los rendimientos de

los principales cultivos.

• Nuevos productos: genéticamente modificados, ingredientes funcionales y insumos de alto valor.

• Producir más y mejores alimentos y productos no alimentarios – Generando menos GEI.

– Usando más eficientemente el agua.

– Ocupando la misma superficie de tierra.

– Respondiendo a nuevos estrés bióticos y abióticos.

– Sometidos a una mayor vigilancia de la sociedad en cuanto a las formas de producción.

1980-1990 2000-2009

Maíz 3,0% 1,6%

Trigo 3,3% 0,6%

Arroz 2,5% 0,8%

Fuente: Trejos, IICA 2011

Año Toneladas /ha Tipo de cultivo

1900 1,5 Tradicional

1940 3,5 Híbridos

1975 6 Revolución Verde

2010 12 Transgénicos

2020 42 ó más Transgénicos apilados

Fuente: Rocha 2009, basado en información de Pioneer. 29

Page 30: Pedro rocha

Aspecto Revolución Verde Nueva Revolución Agrícola Concepto central Investigación Innovación

Objetivo principal de la investigación / innovación

Aumento de rendimientos y resistencia a plagas y enfermedades

Aumento de rendimientos, mejoramiento de la calidad de los productos y mejor uso de los recursos naturales

Institucionalidad Sistemas Nacionales de Investigación Agrícola

Sistemas Nacionales de Innovación Agroalimentario Reguladores

Enfoque Centrado en la oferta y en la producción primaria

Centrado en la demanda de las empresas y en innovaciones a lo largo de toda la cadena

Actores principales de la investigación / innovación

Instituciones públicas Empresas privadas

Bienes de la investigación/ innovación

Bienes públicos Crecientemente bienes privados y bienes club

Propiedad intelectual Sin importancia Cada vez más central

Tecnología principal Mejoramiento genético convencional

Biotecnología, TICs y nanotecnología

Basado en: Arturo Barrera (2011)

Nueva Revolución Agroalimetaria: Cambio del Paradigma del Desarrollo Tecnológico Agrícola

30

Page 31: Pedro rocha

Aspecto Revolución Verde Nueva Revolución Agrícola Tipo de conocimiento relevante

Explícito Explícito y tácito. Creciente relevancia de la gestión del conocimiento

Características de la modernización agrícola

Intensificación de la racionalidad costo – beneficio y del uso de insumos químicos

Diversas trayectorias y modelos. Mejora continua y buenas prácticas agrícolas

Tipo de insumos Crecientemente químicos Crecientemente biológicos. Importancia de la biodiversidad

Medición de desempeño Producción / hectárea Múltiple: Producción / unidad de agua; componente activo/ hectárea; huella de carbono e hídrica

Recurso fundamental Suelo Agua

Tipo de extensión Por oferta: Experto entrega información

Por demanda: Experto y productor construyen las soluciones

Basado en: Arturo Barrera (2011)

NRA: Cambio del Paradigma del Desarrollo Tecnológico Agrícola

31

Page 32: Pedro rocha

• Mecanización

• Agricultura de precisión. – Sistemas de riego y drenaje.

• Desalinización de agua. – Israel (2009): 0,55 USD/m3

• Agricultura protegida.

• Nanotecnología

• Biotecnología – Acelerar la floración de una planta superior con genes de algas

(Valverde, F. & Romero J.M., 2012)

– Leguminosas permiten por sí misma la entrada de las bacterias nitrificantes. PNAS, 2011

– Identificación del ozono como potente gas para desinfectar suelos.

– Manejo del “reloj molecular” de la maduración.

– Descubrimiento de la adaptación fisiológica de la cebada al cambio climático.

– Análisis sensorial para determinar preferencias de consumo.

Avances Tecnológicos

http://www.techmek.com/en/products/

http://www.littauharvester.com/products.php

http://www.territorioscuola.com/wikipedia/es.wikipedia.php?title=Desalinizaci%C3%B3

32

Page 33: Pedro rocha

• Reflexiones Introductorias – Humanidad, Innovación, Institucionalidad y Agricultura

• Nueva Revolución Agroalimentaria

• Avances en Biotecnología – Cultivo in vitro de Células y Tejidos

– Transgénesis y Bioseguridad • Estado de la agricultura transgénica en 2011

• Estado de la agricultura orgánica

– Marcadores Moleculares

– Genómica, “ómicas” y bioinformática

– Biología Sintética y Nanobiotecnología

• Consideraciones Finales

Contendio

33

Page 34: Pedro rocha

Biotecnología

“Toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos” (CDB, 1992).

• Usa organismos vivos o técnicas moleculares y celulares para proveer de sustancias, alimentos y servicios que suplan las necesidades humanas.

Page 35: Pedro rocha

Estos son procesos biotecnológicos…

Uso de hongos y bacterias en la producción de quesos

Mejoramiento genético de especies vegetales por medio de selección y cruzamiento (agricultura)

Uso de levaduras en la producción de pan

Uso de predadores naturales en el control de plagas

Uso de plantas con propiedades medicinales

Uso de abejas para recolectar miel (apicultura)

Page 36: Pedro rocha

Uso de microorganismos para degradar materia orgánica

(compost)

Uso de bacterias para fermentación láctica (yogurt)

Uso de levaduras para fermentación alcohólica (cerveza o vino)

….y estos también!

Tecnologías de ADN Nanobiotecnología

Bioreactores (Uso de celulas individuales a modo de “fábricas”

de compuestos)

Page 37: Pedro rocha

Cultivo de tejidos vegetales en investigación o producción masiva

de plantas

Cultivo de tejidos animales en aplicación médica e investigación

Reproducción asistida

Producción de vacunas y otros tipos de medicamentos

Cultivos de piel

Page 38: Pedro rocha

Clasificación de la Biotecnología por Subsectores de Actividad

Biotecnología Roja (salud

humana y animal)

- Descubrimiento / desarrollo de fármacos - Diagnóstico - Productos terapéuticos - Fabricación de fármacos - Salud animal

Biotecnología Blanca (industria y medio ambiente)

- Biomateriales - Bioprocesos -Química fina - Medio ambiente - Biorremediación - Biocombustibles

Biotecnología Verde (agrícola

y medio ambiente)

- Agroindustrial - Industria alimentaria - Acuicultura

Page 39: Pedro rocha

Otras disciplinas:

Biotecnología: mucho más que transgénesis

IICA no está a favor o en contra de una tecnología particular

Bioseguridad: Expresión de la soberanía de los países frente a la biotecnología (transgénica)

Biotecnología: complemento y fundamento de las diversas formas de agricultura

Cultivo in vitro

Hibridación

Fermentación

“Ómicas”: Genómica, Proteómica, Metabolómica

Marcadores moleculares

Radio-actividad

Transgénesis

Bio-reactor

Bio-informática

Conocimiento científicamente validado y tecnologías disponibles

Ciencias biológicas: Biología celular

y molecular

Ingenierías Derecho Economía

Genética Bioquímica Fisiología vegetal

Microbiología

Estadística Informática

Sistemas productivos sostenibles (social, económico, ambiental)

Elección del agricultor Implementación de políticas Decisión política

Comunicación

Aceptación No

Aceptación

Tecnologías limpias

Tecnología transgénica

Tecnología nuclear

Tecnologías convencionales

Base científica y técnica

Innovación tecnológica

Postulados IICA

Interacción institucional

Propósito

Rocha, 2011. ComunIICA 8(Enero-Julio):23-31

convencional orgánica

limpia

Basada en conocimiento tradicional

transgénica

Ecología

39

Page 40: Pedro rocha

Cultivo in vitro

Clonación / Micro-

propagación

Crioconservación

Generación de haploides

Inducción de variación somaclonal

Radioisótopos y Radiación

Inducción de mutaciones

Marcadores Moleculares

Hibridación -Fitomejoramiento-

Bioreactores

Regeneración

Transgénesis

Fermentación

Limpieza biológica

Tipo I: isoenzimas, RFLP, Tipo II: Basados en PCR (RAPD,

AFLP, SSR)

Tipo III. Basados en secuenciación (SNP, SSCP)

“Ómicas” Genómica

Proteómica

Transcriptómica

Metabolómica

Control biológico

Biofertilización (compost)

Biocombustibles

Bioinformática

Biocontrol (productos naturales)

Técnica de insecto Estéril

(Biotecnología )

40

Page 41: Pedro rocha

41

Cultivo in vitro

Reproducción asistida

Mejoramiento genético

Marcadores Moleculares

Transgénesis

“Ómicas”

Bioinformática

Clonación

Fertilización in vitro

Tipo I: isoenzimas, RFLP, Tipo II: Basados en PCR (RAPD,

AFLP, SSR)

Tipo III. Basados en secuenciación (SNP, SSCP)

Genómica

Proteómica

Transcriptómica

Diagnóstico de enfermedades

Inmunodiagnóstico

Vacunas

Metabolómica

Inseminación artificial

Transferencia de embriones

Biotecnología animal

Page 42: Pedro rocha

Otras disciplinas:

Biotecnología: mucho más que transgénesis

IICA no está a favor o en contra de una tecnología particular

Bioseguridad: Expresión de la soberanía de los países frente a la biotecnología (transgénica)

Biotecnología: complemento y fundamento de las diversas formas de agricultura

Cultivo in vitro

Hibridación

Fermentación

“Ómicas”: Genómica, Proteómica, Metabolómica

Marcadores moleculares

Radio-actividad

Transgénesis

Bio-reactor

Bio-informática

Conocimiento científicamente validado y tecnologías disponibles

Ciencias biológicas: Biología celular

y molecular

Ingenierías Derecho Economía

Genética Bioquímica Fisiología vegetal

Microbiología

Estadística Informática

Sistemas productivos sostenibles (social, económico, ambiental)

Elección del agricultor Implementación de políticas Decisión política

Comunicación

Aceptación No

Aceptación

Tecnologías limpias

Tecnología transgénica

Tecnología nuclear

Tecnologías convencionales

Base científica y técnica

Innovación tecnológica

Postulados IICA

Interacción institucional

Propósito

Rocha, 2011. ComunIICA 8(Enero-Julio):23-31

convencional orgánica

limpia

Basada en conocimiento tradicional

transgénica

Ecología

42

Page 43: Pedro rocha

• Reflexiones Introductorias – Humanidad, Innovación, Institucionalidad y Agricultura

• Nueva Revolución Agroalimentaria

• Avances en Biotecnología – Cultivo in vitro de Células y Tejidos

– Transgénesis y Bioseguridad • Estado de la agricultura transgénica en 2011

• Estado de la agricultura orgánica

– Marcadores Moleculares

– Genómica, “ómicas” y bioinformática

– Biología Sintética y Nanobiotecnología

• Consideraciones Finales

Contendio

43

Page 44: Pedro rocha

• Se han consolidado las técnicas tradicionales. – Limpieza/desinfección de tejidos

– Embriogénesis somática

– Micropropagación clonal/Regeneración

– Cultivo de anteras

– Criopreservación

– Rescate de embriones

• Herramienta fundamental de investigación agrícola básica y aplicada. – Pre-transgénesis

– Pre-reactores

• Todas las especies que sustentan la alimentación de la humanidad han sido objeto de cultivo in vitro.

• Aportes importantes en conservación de diversidad.

Cultivo in vitro de Células y Tejidos Vegetales

44

Page 45: Pedro rocha

El ser vivo multicelular y viable más antiguo reportado – Planta completa de Silene stenophylla Ledeb. (Caryophyllaceae) regenerada de tejido placental

(maternal) de frutos inmaduros.

• Frutos provenientes de permafrost (38m)

• Datación C14: 31.800 ± 300 años (Pleistoceno tardío).

Cultivo in vitro de Células y Tejidos Vegetales

Fuente: Yashina, S. et al. 2012. Regeneration of whole fertile plants from 30,000-y-old fruit tissue buried in Siberian permafrost. PNAS 10.1073/pnas.1118386109

45

Page 46: Pedro rocha

• Reflexiones Introductorias – Humanidad, Innovación e Institucionalidad

• Nueva Revolución Agroalimentaria

• Avances en Biotecnología – Cultivo in vitro de Células y Tejidos

– Transgénesis y Bioseguridad • Estado de la agricultura transgénica en 2011

• Estado de la agricultura orgánica

– Marcadores Moleculares

– Genómica, “ómicas” y bioinformática

– Biología Sintética y Nanobiotecnología

• Consideraciones Finales

Contendio

46

Page 47: Pedro rocha

• Ingeniería Genética, Biología Molecular o Tecnología del ADN Recombinante, Biotecnología Moderna, Modificación Genética Directa, Transformación genética. – USA: Biotecnología = Transformación Genética.

• Modo de hacer modificación genética de cualquier

especie biológica.

• Organismos modificados genéticamente (OMG) u organismos transgénicos.

• Tecnología de mayor adopción y discusión en la agricultura.

• Introdujo el tema y las acciones de BIOSEGURIDAD.

Transgénesis

Planta Animal

Bacteria Virus

47

Page 48: Pedro rocha

Plantas GM

• Son plantas modificadas a nivel de

su ADN mediante la inserción de un

ADN foráneo.

• Son plantas que se diferencian de su

equivalente no transgénico

solamente en la expresión del gen

insertado.

• Son una alternativa para lograr lo

que de manera natural jamás se

hubiera logrado (v.g. arroz dorado).

¿Qué son? ¿Qué NO son?

• A nivel biológico, no son “plantas

imperfectas”.

• A nivel económico, no son “plantas

perfectas”.

– Una planta Round up Ready es

resistente a un herbicida, pero esa única

modificación no le confiere resistencia a

insectos ni a virus, ni la hace tolerante a

sequía, frío, salinidad del suelo, etc.

• No son plantas peligrosas.

– No generan cáncer ni enfermedades.

– No están acabando con el ambiente.

48

Page 49: Pedro rocha

Bioseguridad

Bioseguridad (Biosafety)

• Prevención de la pérdida a gran escala de la integridad biológica

• Se enfoca en la ecología y la salud humana – En ecología: se refiere a las formas de vida importadas más allá de los límites de las eco-

regiones

– En agricultura: la reducción del riesgo de introducción de virus o transgenes.

– En medicina: Se refiere a órganos y tejidos de origen biológico o productos de terapia genética y virus para cuyo manejo se debe cumplir con protocolos de contención de laboratorio (medidos como 1, 2, 3 y 4, en orden creciente de peligro).

– En química: v.g. nitratos en el agua, químicos que afectan la fertilidad, pesticidas, etc.

– En exobiología: v.g. la política de la NASA para contener microbios extraterrestres que pudiera estar presentes en muestras del espacio – bioseguridad nivel 5.

Bioseguridad (Biosecurity)

– Concepto que se enfoca en dar respuesta a amenazas hipotéticas (guerra biológica, bioterrorismo, etc.) para lo cual las medidas de bioseguridad son insuficientes.

49

Biosafety ≠ Biosecurity

Page 50: Pedro rocha

Bioseguridad

• Convenio sobre la Diversidad Biológica (1992).

• Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología del CDB (2000). – En principio , trata de la definición agrícola, pero algunos grupos buscan que se expanda para

incluir riesgos post-genéticos: nuevas moléculas, formas de vida artificial, robots que puedan competir directamente con la cadena natural de alimentos, nanobiotecnología, etc.

• Protocolo Suplementario Nagoya – Kuala Lumpur sobre Responsabilidad y Compensación al Protocolo de Cartagena sobre Bioseguridad (2010).

50

Page 51: Pedro rocha

Avances en Bioseguridad para ALC

51

Empresa

CTNBio

Formularios Documentación

Pagos

Conceptos

Evaluaciones Análisis de riesgo

Expertos Expedientes

Ministro

Resolución de aprobación

SI

Investigación

Implementación

Técnico (Biológico y Ambiental)

Económico

BIO- SEGURIDAD

Político (Social,

Ambiental)

Page 52: Pedro rocha

Bioseguridad en ALC

http://www.zonu.com/fullsize/2009-09-17-3/Mapa-de-America.html

NABI (Canadá, EEUU,

México)

G5-CAS (Argentina, Brasil, Chile,

Paraguay, Uruguay)

CCB&B (Belize, Costa Rica, El Salvador, Guatemala, Honduras, Nicaragua,

Panamá)

CARICOM

R. ANDINA (Bolivia, Colombia, Ecuador,

Perú, Venezuela)

Page 53: Pedro rocha

• Reflexiones Introductorias – Humanidad, Innovación e Institucionalidad

• Nueva Revolución Agroalimentaria

• Avances en Biotecnología – Cultivo in vitro de Células y Tejidos

– Transgénesis y Bioseguridad • Estado de la agricultura transgénica en 2011

• Estado de la agricultura orgánica

– Marcadores Moleculares

– Genómica, “ómicas” y bioinformática

– Biología Sintética y Nanobiotecnología

• Consideraciones Finales

Contendio

53

Page 54: Pedro rocha

Área Global de Cultivos Transgénicos en 2011 Á

rea

(Mill

on

es d

e h

a)

Basado en: James, C. 2011. Executive summary. Global status of commercialized biotech/GM crops:2011. Brief 43.

54

Page 55: Pedro rocha

Países con Cultivos Transgénicos en 2011

Fuente: James, C. 2011. Executive summary. Global status of commercialized biotech/GM crops:2011. Brief 43. 55

- América (140Mha = 87,5%) - CAN, MEX, USA (79,6Mha = 49,75%) - Cono Sur (60,4Mha = 37,75%)

47% 32%

15% 5%

Soja Maíz Algodón Colza

0

10

20

30

40

50

59% 15%

26%

TH RI Apilados

Page 56: Pedro rocha

• Costo estimado de descubrimiento, desarrollo y autorización de un nuevo evento: 136 M USD y 13,1 años. (McDougall, 2011) -– Y el de un agroquímico 256 M USD y 9,8 años (McDougall, 2010) -

• Costo reportado para evento en Brasil: 3,5 M USD y 10 años. (Fuente: Francisco Aragao, Embrapa).

Estado Agricultura Transgénica en 2011

160

13,2

0,136 0,0035 0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Mill

ard

os

USD

Basado en: - James, C. 2011. Executive summary. Global status of commercialized biotech/GM crops:2011. Brief 43. - McDougall, P. 2011. The cost and times involved in the discovery, development and authorisation of a new plant biotechnology derived trait. A consultancy study for Crop Life International.

136

3,5

0

20

40

60

80

100

120

140

GM-Priv GM-BRA

Mill

on

es

USD

56

Page 57: Pedro rocha

Hechos: GM es una tecnología limpia

– Optimiza el uso del suelo (>producción/área).

• Conserva biodiversidad (menor incorporación de áreas no agrícolas y freno a deforestación).

– Reduce la huella ecológica de la agricultura (ISAAA, 2011).

• Reduce el número de plaguicidas y de fertilizantes basados en N (caso soya y fríjol).

• Ahorra combustible y disminuye emisiones de CO2 , (en 2009, retirados 18 Mton CO2 u 8M de carros).

• Tolerancia a la sequía. – Conserva el suelo y la humedad.

– Utiliza bioinsumos.

• Leguminosas (soya y fríjol) aceptan la incorporación de cepas de bacterias nitrificantes altamente eficientes.

– Coexiste la agricultura convencional y la transgénica.

Potencial: Uso de la biodiversidad para identificar genes que confieran mayor tolerancia

a sequía, a salinidad, a mejor absorción de nutrientes y mayor eficiencia fotosintética.

Aporte de los OGM a la adaptación al cambio climático

En la actualidad, los paquetes tecnológicos basados en siembra directa y uso de semillas GM son una herramienta importante de la adaptación al cc.

57

Page 58: Pedro rocha

• “Resistencia” a sequía: Habilidad de una planta o un cultivo de elaborar su producto con una pérdida mínima (o incluso produciendo más) en un ambiente de déficit hídrico.

• La tolerancia a la sequía es una característica compleja en la que están implicados alrededor de 60 genes (ACB, 2007) y cuya expresión depende de la interacción de diversos caracteres (Mitra, 2001):

– Morfológicos (precocidad, área foliar reducida, enrollamiento de la lámina foliar, contenido de cera, aristas, sistema de raíces, macollaje reducido, estabilidad de la producción)

– Fisiológicos (transpiración reducida, alta eficiencia en el uso del agua, cierre estomatal y ajuste osmótico).

– Bioquímicos: acumulación de prolina, poliaminas, trehalosa; incremento de la actividad nitrato reductasa e incremento de almacenamiento de carbohidratos).

• La complejidad de la característica hace que el fitomejoramiento tradicional haya obtenido avances limitados.

• Pérdida de hasta 60% de la cosecha de soja y maíz (campaña 2011-2012) en países del cono sur.

Bases técnicas de la tolerancia a la sequía

58

Page 59: Pedro rocha

• Se han identificado cientos de genes inducidos por el estrés hídrico en varias especies y se han generado plantas GM.

– Por introducción de genes involucrados en la biosíntesis de osmolitos:

• Prolina (P5CS, Kavi et al., 1995), glicinbetaína (betA y betB), fructano (SacB), manitol-inositol (MT1), trehalosa (TPS1).

– Genes regulatorios:

• Zn finger proteins, NAC TF DREB-factor

• Gen H4HB4: TF de girasol que fue usado en soja, papa, maíz, etc. y resultó en tolerancia a sequía, salinidad y aumento de productividad (Huang et al., 2010, patente USA: 7,786,354 B2, Argentina).

• Pérdida de la función de subunidad ERA1 de la Farnesil Transfereasa genera fenotipo hipersensible al ABA, en consecuencia, tolerancia a sequía.

– Maíz MON-87460 (APHIS, 2011) con rendimientos de 4,4 - 8,2 ton/ha a 4,8 – 8,8 ton/ha (Monsanto-BASF, 2008).

– Trigo GM produce 20% más que sus equivalentes (Australia).

OGM y tolerancia a la sequía

59

Page 60: Pedro rocha

• Reflexiones Introductorias – Humanidad, Innovación e Institucionalidad

• Nueva Revolución Agroalimentaria

• Avances en Biotecnología – Cultivo in vitro de Células y Tejidos

– Transgénesis y Bioseguridad • Estado de la agricultura transgénica en 2011

• Estado de la agricultura orgánica

– Marcadores Moleculares

– Genómica, “ómicas” y bioinformática

– Biología Sintética y Nanobiotecnología

• Consideraciones Finales

Contendio

60

Page 61: Pedro rocha

• 37 Mha con agricultura orgánica (AO), incluidas áreas en conversión. – 0,9% de la tierra dedicada a la agricultura

acoge AO.

• Alrededor de 1,6 millones de productores y 80% de ellos en países en vías de desarrollo – Los países con más productores son India

(400.551), Uganda (188.625) y Mexico (128.862).

• Líderes – Oceania (12,1 Mha), Europa (10 Mha) y

América Latina (8,4 Mha).

– Los países con mayores áreas dedicadas a AO son Australia, Argentina y USA.

Estado Cultivos Orgánicos en 2010

Fuente: Willer, H.; Kilcher, L (Eds.), 2012. The World of Organic Agriculture - Statistics and Emerging Trends 2012. Research Institute of Organic Agriculture (FiBL), Frick, and International Federation of Organic Agriculture Movements (IFOAM), Bonn 61

Page 62: Pedro rocha

• Cultivos – Anuales: cereales (2,5 Mha), oleaginosas (0,47

Mha), proteoginosas (0,3 Mha) y hortalizas (0,27 Mha),

– Cultivos permanentes: café (0,64 Mha), olivos (0,5 Mha), cacao (0,29 Mha), nueces (0,26 Mha), uvas (0,22 Mha) y frutas tropicales y subtropicales (0,19 Mha).

– No hay detalles sobre plantas medicinales y aromáticas.

• Valor mercado 2010: 59.100 M USD

• Técnicas empleadas – Manejo Integrado de Plagas y Enfermedades. – Control biológico – Bioinsumos. – Fermentación – Reciclaje de materia orgánica

• Biogás, biofertilizantes (compostaje). • Manual del Biogás

Estado Cultivos Orgánicos en 2010

Fuente: Willer, H.; Kilcher, L (Eds.), 2012. The World of Organic Agriculture - Statistics and Emerging Trends 2012. Research Institute of Organic Agriculture (FiBL), Frick, and International Federation of Organic Agriculture Movements (IFOAM), Bonn 62

Page 63: Pedro rocha

Estado Cultivos Orgánicos 1985-2010

Fuente: Willer, H.; Kilcher, L (Eds.), 2012. The World of Organic Agriculture - Statistics and Emerging Trends 2012. Research Institute of Organic Agriculture (FiBL), Frick, and International Federation of Organic Agriculture Movements (IFOAM), Bonn

63

Page 64: Pedro rocha

• Reflexiones Introductorias – Humanidad, Innovación e Institucionalidad

• Nueva Revolución Agroalimentaria

• Avances en Biotecnología – Cultivo in vitro de Células y Tejidos

– Transgénesis y Bioseguridad • Estado de la agricultura transgénica en 2011

• Estado de la agricultura orgánica

– Marcadores Moleculares

– Genómica, “ómicas” y bioinformática

– Biología Sintética y Nanobiotecnología

• Consideraciones Finales

Contendio

64

Page 65: Pedro rocha

AFLP

RFLP

RAPD

Microsatélites

Marcadores Moleculares

Derivados de PCR 65

Page 66: Pedro rocha

• Usos de MM: – Selección asistida y mapeo de genes

• Mecanismo de acción de gen DIO3 (aumenta tamaño de la camada de lechones y fertilidad de la cerda) Coster et al. (2012) The Imprinted Gene DIO3 Is a Candidate Gene for Litter Size in Pigs. PLoS ONE 7(2): e31825.

– Caracterización de biodiversidad

• 21% de las 8.000 razas ganaderas están en peligro de extinción.

• Plan de acción mundial de recursos zoogenéticos (FAO). – Determinación de relaciones de parentesco – Diagnóstico de enfermedades

• “El valor añadido estará en el diagnóstico y no en el fármaco” Steven Burril (BIOCAT, 2001).

– Virus de Schmallemberg (caracterizado en Nov. 2011, Alemania) – MM para el Síndrome Reproductivo y Respiratorio Porcino (PRRS).

– MM y cambio climático • Identificación de mm asociados con mejor digestión de

pastos en rumiantes.

• Estadística

Avances en Marcadores Moleculares

66

Rocha et al., 2007 Rev. UDCA 19(2):51-63

Page 67: Pedro rocha

Biotecnología Animal y Mitigación

• Toro Azul Belga (Belgium Blue Bull).

• Demuestra el efecto de el bloqueo del factor anticrecimiento myostatina. Una mutación genética natural

Desactiva las dos copias del gen que codifica para la myostatina (permite el crecimiento del músculos).

Efecto: no produce o produce una forma truncada e inefectiva de myostatina

La ausencia de myostatina también interfiere con la deposición de grasa haciendo individuos “doblemente musculados”, más fuertes y más rápidos.

Fuente: Sweeney, L. 2004. Scientific American. July. p.62-69): Belgian Blue Bull http://www.unp.co.in/f44/belgian-blue-bull-42664/#ixzz18DDevzEp

Page 68: Pedro rocha

• Reflexiones Introductorias – Humanidad, Innovación e Institucionalidad

• Nueva Revolución Agroalimentaria

• Avances en Biotecnología – Cultivo in vitro de Células y Tejidos

– Transgénesis y Bioseguridad • Estado de la agricultura transgénica en 2011

• Estado de la agricultura orgánica

– Marcadores Moleculares

– Genómica, “ómicas” y bioinformática

– Biología Sintética y Nanobiotecnología

• Consideraciones Finales

Contendio

68

Page 69: Pedro rocha

Avances en Genómica, otras “ómicas” y bioinformática: Secuenciación

Al 13 de agosto de 2012 - Total de genomas: 17.446 - Genomas secuenciados : 3.454 - Proyectos en curso: 13.655 - Metagenomas: 340

http://www.genomesonline.org

BIOINFORMÁTICA

100- 250 pb (15 días) 2,5 USD/base

500 pb - 1 Kpb (5 días) 0,5 USD/base

5.000- 10.000 pb (2 días) 1.000M-100 M USD/genoma

(5.000.000- 10.000.000 pb)x4 (2 horas) 1.000 USD/genoma

http://www.nanoporetech.com/technology/minion-a-miniaturised-sensing-instrument

69

Page 70: Pedro rocha

Genómica Funcional: Microarreglos

14.400 16x30x30

57.600 4x16x30x30

- Ejemplo de convergencia tecnológica - Disminución de costos por punto de información - Nuevos métodos de análisis - Reproducibilidad - Creación de consorcios

900 30x30

70

Page 71: Pedro rocha

Genómica y consorcios de investigación

71

425 autores 109 instituciones

Page 72: Pedro rocha

Proteómica

Estructura 3D Proteómica Expresión

Interacciones

BIOINFORMÁTICA

72

Page 73: Pedro rocha

Metabolómica

Kim, et al. 2011. NMR-based plant metabolomics: where do we stand, where do we go? Trends in Biotech. 29(6):267-275

73

Page 74: Pedro rocha

Interacción de ómicas en Agricultura

Chen, N. et al. 2012. Metabolic network reconstruction: advances in in silico interpretation of analytical information. Current opinion in biotech. 23(1): 77-82.

Bioinformatics

74

Page 75: Pedro rocha

• Reflexiones Introductorias – Humanidad, Innovación e Institucionalidad

• Nueva Revolución Agrícola

• Avances en Biotecnología – Cultivo in vitro de Células y Tejidos

– Transgénesis y Bioseguridad • Estado de la agricultura transgénica en 2011

• Estado de la agricultura orgánica

– Marcadores Moleculares

– Genómica, “ómicas” y bioinformática

– Biología Sintética y Nanobiotecnología

• Consideraciones Finales

Contendio

75

Page 76: Pedro rocha

Perspectivas: Biología Sintética

Facchini, PJ et al. 2012. Synthetic biosystems for the production of high value plant metabolites. Trends in Biotech. 30(3): 127-131.

76

• La BS es la aproximación de la ingeniería a la biología.

• El objetivo de la BS es crear nuevos productos (biológicas, aparatos y sistemas) que no están presentes en la naturaleza, más que modificar uno existente.

• BS incluye a la Ingeniería metabólica que rediseña los sistemas biológicos existentes hasta la construcción de nuevas partes.

Page 77: Pedro rocha

Biología Sintética y Biocombustibles

Mielenz JR. 2011. Biofuels from protein. Nature Biotechnology. 29(4): 327-328. Ducat DC, Way JC, Silver PA. 2011. Trends in Biotechnology 29(2): 95- 103 77

Page 78: Pedro rocha

Aplicaciones de la nano-biotecnología en agricultura

Adaptado en: : Ghormade V. et al. 2011. Biotechnology Advances 29: 792-803

Químicos

Entrega de biocidas

Biopesticidas Vegetales

Microorganismos Enzimas/inhibidores

Entrega de fertilizantes

Químicos Biofertilizantes

Micronutrientes Reguladores de

crecimiento

Entrega de ácidos

nucléicos

ADN ARNi

Estructura del suelo

Remediación Unión de suelo

Nanoarcillas naturales

Degradación de pesticidas

Reducción catalítica Reducción fotocatalítica

Nano- sensores

Detección de: Residuos de biocidas

Enfermedades

78

Page 79: Pedro rocha

• Reflexiones Introductorias – Humanidad, Innovación, e Institucionalidad

• Nueva Revolución Agrícola

• Avances en Biotecnología – Cultivo in vitro de Células y Tejidos

– Transgénesis y Bioseguridad • Estado de la agricultura transgénica en 2011

• Estado de la agricultura orgánica

– Marcadores Moleculares

– Genómica, “ómicas” y bioinformática

– Biología Sintética y Nanobiotecnología

• Consideraciones Finales

Contendio

79

Page 80: Pedro rocha

• La biotecnología es una caja de técnicas poderosas que permitirá adaptar la agricultura al cambio climático y mitigar sus impactos.

– Mitigación (disminución de gases efecto invernadero): Tecnologías limpias

– Adaptación: Plantas GM tolerantes a la sequía, a la salinidad.

• La biotecnología, por definición, es una tecnología limpia.

• La agricultura orgánica usa prácticas biotecnológicas. – Dos no son aceptadas por norma: Transgénesis y Radiación Ionizante.

• La BTG de mayor poder de análisis es la genómica-bioinformática.

– Los consorcios de investigación en genómica son la regla.

Reflexiones Finales

80

Page 81: Pedro rocha

• La BTG de mayor adopción e impacto (económico y ambiental) es la transgénesis.

• Los países son soberanos en determinar la introducción o no de OGM. – Aspectos técnicos, de bioseguridad, de derechos de propiedad intelectual deberán

tenerse en cuenta.

• Los países deben contar con marcos regulatorios en bioseguridad y políticas de desarrollo de la biotecnología.

• La sobre-regulación en bioseguridad lleva a potenciales pérdidas comerciales (oportunidad, producción, rendimiento, mercados).

Reflexiones Finales

81

Page 82: Pedro rocha

• Durante 16 años consecutivos NO se ha reportado efecto nocivo alguno de los cultivos GM sobre la salud humana.

– No se ha encontrado que generen cáncer.

• Países con prohibición total de cultivos OGM deben contar con leyes muy claras y precisas y un eficiente y costoso sistema de evaluación, seguimiento y control.

– La dinámica del mercado mundial hace que no sea posible garantizar que un país sea libre de transgénicos.

– La tendencia a tolerancia cero a OGM en algunos países de Europa cuesta 2.500 millones de euros al año.

• Los extremos en las leyes que consideran a la biotecnología y bioseguridad pueden traer consecuencias negativas para el desarrollo científico, tecnológico, económico y ambiental de un país.

• El evento transgénico más esperado en la actualidad es la liberación comercial de maíz y soja tolerantes a la sequía.

Reflexiones Finales

82

Page 83: Pedro rocha

• Algunos países megabiodiversos propenden por el uso de su biodiversidad mediante biotecnología con fines comerciales.

– Falta de claridad en el acceso a recursos genéticos es una barrera para el desarrollo de la Btg con fines comerciales.

• La tecnología es importante pero no exclusiva ni suficiente para atender a las demandas de la humanidad. Es indispensable el balance entre múltiples elementos:

– Conocimiento científico y técnico.

– Estrategias de comunicación.

– La institucionalidad, las decisiones políticas y la normativa.

– Articulación con mercados rentables (balance público-privado).

– Interés del usuario final.

Reflexiones Finales

83

Page 84: Pedro rocha

• Cada actor de la sociedad tiene un papel relevante para el desarrollo de la NRA y la respuesta de la agricultura al cambio climático.

– INIAs, Universidades, CDT desarrollan investigación y hacen difusión, son instrumentos esenciales para el desarrollo tecnológico de los productores agropecuarios de un país.

– El fitomejorador tradicional y el agrónomo son fundamentales para la aplicación real en el campo de los avances tecnológicos.

– Las asociaciones y los productores definen la tecnología a emplear.

– El gobierno (a través de sus Ministerios y reguladores) dan los marcos y lineamientos para hacer que el sistema funcione.

– El IICA …

Reflexiones Finales

84

Page 85: Pedro rocha

• Reflexiones Introductorias – Humanidad, Innovación e Institucionalidad

• Nueva Revolución Agrícola

• Avances en Biotecnología – Cultivo in vitro de Células y Tejidos

– Transgénesis y Bioseguridad • Estado de la agricultura transgénica en 2011

• Estado de la agricultura orgánica

– Marcadores Moleculares

– Genómica, “ómicas” y bioinformática

– Biología Sintética y Nanobiotecnología

• Consideraciones Finales

Contendio

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Page 86: Pedro rocha

IICA Sede Central http://www.iica.int

PIPC

Arturo Barrera, M.Sc. E-mail: [email protected]

AB&B

Pedro Rocha, Ph.D.

E-mail: [email protected]

IICA Nicaragua http://www.iica.int.ni

Mario Aldana E-mail: [email protected]

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