CULTIVOS TRANSGÉNICOS 

SITUACIÓN ACTUAL, BASES CIENTÍFICAS RIESGOS Y BENEFICIOS 

EDNA PAOLA BECERRA E. Ing. Agrónoma

Estudiante maestría en ciencias Agrarias- entomología

• La población mundial sobrepasa los 6,000 millones de personas y se espera que llegue a los 9,000 millones alrededor del año 2050.

• Los alimentos se tienen que incrementar a la misma tasa para satisfacer las necesidades de este gran número de personas (Martínez et al., 2004)

Biotecnología• Conjunto de herramientas que utiliza organismos vivos (o

partes de organismos) para hacer o modificar un producto, mejorar plantas, árboles o animales o desarrollar microorganismos para usos específicos (ISAAA International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications, 2010)

• Biotecnología agrícola Mejoramiento de cultivos a través de las herramientas de la biotecnología.

Biotecnología• Biotecnología moderna:

Aplicación de técnicas in vitro de ácido nucleico, incluidos (ADN) recombinante, la inyección directa de ácido nucleico en células u orgánelos, o la fusión de células más allá de la familia taxonómica, que superan las barreras fisiológicas naturales de la reproducción o de la recombinación y que no son técnicas utilizadas en la reproducción y selección tradicional (SCDB, 2000).

Aplicaciones de la Biotecnología agrícola

Cultivo de tejidosmanipulación de las células, bajo condiciones de laboratorio y se convierten en organismos completos viviendo y creciendo.

Ingeniería genéticainserta fragmentos de ADN en los cromosomas de las células y luego utiliza el cultivo de tejidos para regenerar las células en un organismo completo, con una composición genética diferente de las células originales. Esto también se conoce como tecnología del ADN recombinante, que produce los organismos transgénicos.

Rescate de embrionesembriones que contienen genes transferidos y por medio de cultivo de tejidos pueden completar su desarrollo hasta organismos completos

Hibridación somáticaremueve paredes celulares de diferentes organismos e induce la mezcla directa de DNA de células tratadas, las cuales luego son regeneradas en el organismos completo a través de cultivo de tejidos

Análisis asistido Marcadores genético

estudios de secuencias de ADN para identificar genes, QTL (loci de caracteres cuantitativos), y otros marcadores moleculares y asociarlos con las funciones de organismos,

Selección asistida por marcadores

Es la identificación y herencia de fragmentos de ADN previamente identificados a través de una serie de generaciones.

Genómica

Análisis de todo el genoma de una especie para entender las característica que el ADN confiere a los organismos.

la proteómica análisis de las proteínas en un tejido para identificar la expresión de genes en ese tejido y la función

Metabolómica (metabolitos) y fenomica (fenotipos) son subcategorías de la bioinformática

• Con la llegada de la genómica funcional, el descubrimiento de nuevos genes y su función en plantas, abre la oportunidad de generar más plantas transgénicas, no solamente basadas en rasgos monogénicos sino en multigénicos.

El genoma de Arabidopsis thaliana fue el primero en ser secuenciado para una planta consiste de 125 megabases y 25498 genes.

• (WHO, 2005., Lemaux, 2008)

Mejoramiento clásico

miles de genes están implicados en la recombinación

No se puede controlar el gen de interés

reproducción convencional o por cruce de plantas

Cultivos Transgénicos

ADN recombinantela cantidad de información

genética modificada es pequeña, uno o unos pocos genes

El gen puede ser controlado con precisión

técnicas moleculares utilizadas para modificar la composición

genética de las plantas cultivadas

Organismos cuya composición genética ha sido modificada por 

introducción  de ADN de un organismo a otro con técnicas 

de biotecnología

Transgénicos

Ingeniería Genética

ADN recombinante

OGM*organismos 

genéticamente modificados 

OVM**organismos vivos 

modificados

A pesar de que la modificación genética fue desarrollada para las plantas en 1983, el primer cultivo modificado genéticamente llego los mercados a mediados de la década de 1990 

Davis, 2010

CULTIVOS TRANSGENICOS APROBADOS EN ARGENTINA

CULTIVOS TRANSGENICOS APROBADOS EN BRASIL

JAMES, 2009

Situación en Colombia• En el año 2002, (con previa aprobación en el 2000)

Colombia ingresó a la lista de los países que utilizan los cultivos Genéticamente Modificados, con la siembra del clavel azul.

• En el año 2003 fue aprobado el algodón GM

• En 2007, el maíz GM fue sembrado por primera vez en el país bajo el esquema de siembras controladas.

• En 2009, Colombia aprobó la siembra comercial de rosas azules genéticamente modificadas, las cuales están destinadas exclusivamente para exportación (Agrobio, 2010)

Semillas GM aprobadas en Colombia

Situación en Colombia

http://www.agrobio.org/fend/index.php?op=YXA9I2JXbDQmaW09I016UT0=

• En el 2010, se sembraron 37.657 hectáreas de algodón GM. Los años anteriores, el algodón había sido el principal cultivo genéticamente modificado en el país, sin embargo, en el 2010 fue superado en número de hectáreas por el maíz. 

Obtención de plantas GM• Agrobacterium tumefaciens• tiene la particularidad de inducir tumores

en las plantas, conocidas como agallas de la corona .

• La bacteria contiene un plásmido denominado plásmido Ti, el cual es una secuencia de DNA extracromosomal la cual contiene la información genética

• Sólo una pequeña sección del plásmido es la que se transfiere a las células de las plantas.

• Esta secuencia es conocida como T-DNA, la cual, en las técnicas de transformación vegetal, es sustituida por la secuencia que contiene el gen de interés

Obtención de plantas GM• Para diseñar el constructo que se desea transferir a la planta dada, se

requieren tres componentes para que un gen sea funcional .

• Una secuencia promotora apropiada en el extremo 5’ que es el extremo inicial

• el gen específico seleccionado

• una secuencia de terminación que debe estar adherida al extremo 3’

• Estos tres componentes aseguran la eficiencia de la transcripción, su estabilidad y traducción del mRNA de la secuencia.

• Para esto se requieren enzimas de restricción encargadas de reconocer y cortar las secuencias específicas de DNA en los sitios de reconocimiento.

• La transformación genética generalmente involucra dos genes, el transgén de interés que puede ser integrado y expresado en el genoma de la planta y un gen de selección o marcador que permita identificar las células transformadas efectivamente.

• Cada uno de los transgenes debe tener su propio promotor y su propio terminador, los cuales pueden ser diferentes para cada gen

Biobalística o bombardeo de microproyectiles

• Consiste en la introducción de proyectiles, usualmente de tungsteno u oro cubiertos de ADN e impulsados al interior de las células blanco por aceleración

Usos, aplicación e importancia de cultivos transgénicosAPLICACION EJEMPLOS

1. Nutrientes y calidad de las semillas y frutos

Arroz Golden Rice, enriquecida con provitamina A Incremento de los niveles de calcio triple de la papa, y aumento de los niveles de folato en el tomate (Lemaux, 2008).semillas de canola con un incremento de metionina del 33%En tomate, bloquear genes implicados en la degradación de la pared celular o la biosíntesis de etileno (Martínez et al, 2004)

2. Resistencia a insectos y virus

-Cultivos Bt ha representado uno de los mayores éxitos biotecnológicos, - Genes de inhibidores de proteasas de origen vegetal introducidos canola, papa, alfalfa, lechuga, Petunia y tomate, sin embargo, estas plantas todavía no han sido comercializadas (Van Montagu, 2011).- Se ha producido la glicoproteína avidina en maíz, la cual previene el desarrollo de insectos que dañan las semillas durante el almacenamiento. variedades de papaya resistentes al PRV

3.Resistencia  a  hongos fitopatógenos y bacterias

En tomate, de genes que codifican para dos enzimas, generó un nivel de resistencia importante al hongo Fusarium. tabaco resistente a Pseudomonas syringae (Martínez et al, 2004., Rex et al, 2006., Akhond y Machray., 2009, Herman, 2010)

4.Fotosíntesis  y metabolismo  de azúcares

Las estrategias para introducir el metabolismo C4 en plantas C3 se han enfocado en la sobre expresión de PEPC fosfoenolpiruvato carboxilasa y una enzima descaboxilasa, ya sea NADP-ME ó PPDK , esto se ha logrado en plantas de tabaco y papa, las cuales mostraron una menor inhibición de la fijación de CO2 por efecto del oxígeno.

5.Plantas  tolerantes a herbicidas

La expresión del alelo mutante AroA de Salmonella typhimurium produce una enzima EPSPS insensible al glifosato y la expresión de este alelo en plantas transformadas produjo tolerancia al glifosato en tabaco y tomate.

5.Estrategias para  producir tolerancia  al estrés abiótico

incrementar la producción de osmolitos en plantas transgénicas. La glicinbetaína ha sido producida en plantas de tabaco mediante la expresión de un gen bacteriano y estas plantas muestran una mejora en la tolerancia al estrés por NaCl (Martínez et al., 2004., Lemaux, 2008., Mittler y Blumwald, 2010)

Plantas transformadas de Arabidopsis que sobre producen un antiporte Na+/H+ han mostrado mejoría en su tolerancia a sal La expresión de un gen que codifica para una enzima bacteriana (MerA) en Arabidopsis thaliana, confiere tolerancia a niveles tóxicos de mercurio reduciéndolo a una forma volátil y no tóxica del elemento, Nicotiana glauca incrementandola tolerancia a Cadmio y Plomo y Brassica juncea plantas transformadas acumularon tres veces más cromo, cobre y plomo (Martínez et al., 2004)

Debate riesgos y beneficios MITOS Y REALIDADES

TRANSGENICOS

CIENTIFICOS

DESARROLLOBENEFICIOS

EVALUACION DE RIESGOS

LEGISLACION

LIBERACION Y COMERCIALIZA-

CION

SOCIEDAD

IGNORANCIATemor al 

consumo de alimentos GM

Riesgo ExplicaciónTransferencia de genes

transferencia génica horizontal y transferencia génica vertical. La primera se refiere a la transferencia de genes del organismo modificado hacia otras especies no relacionadas, incluidos los microorganismos, y la segunda se refiere a la transferencia de genes entre los individuos pertenecientes a la misma especie o especies cercanas filogenéticamente

Creación de súpermalezas

La introgresión es una forma de transferencia génica horizontal, posibilidad de hibridización entre un cultivo y la misma especie, o las especies silvestres relacionadas durante la producción de semillas.

Transferencia horizontal de genes

La transferencia génica horizontal (TGH) está definida como la transferencia del material genético de un organismo a otro que no es compatible sexualmente con el primero, la transferencia de la resistencia a antibióticos en el ambiente y en la población de microorganismos del suelo

Uso de plaguicidas Se ha fomentado el empleo de cultivos resistentes a las plagas como el maíz Bt y el algodón Bt como una forma de reducir el uso de insecticidas, mientras que se dice que los cultivos tolerantes a los herbicidas, como las soyas RoundupReady, disminuyen la necesidad de aplicar herbicidas.

La liberación de los productos del transgén al suelo

Las plantas liberan compuestos químicos al suelo a través de sus raíces. Hay inquietudes acerca de que las plantas transgénicas pudieran liberar compuestos como el producto del gen introducido, el cual es diferente de los de las plantas tradicionales. Se presenta preocupación de que este nuevo producto afecte en forma diferente a las comunidades de microorganismos cercanos a las plantas transgénicas.

Resistencia de los insectos a la toxina Bt 

Se tiene conocimiento de que varias especies de lepidópteros han desarrollado resistencia a la toxina de Bt en ensayos de campo y de laboratorio,

Impacto de los cultivos en la biodiversidad

Esta preocupación está relacionada con la hibridización natural de cultivos MG y sus especies relacionadas. Según el Instituto Alexander Von Humboldt (1998), la principal causa contemporánea de la pérdida de la diversidad genética ha sido la generalización de la agricultura comercial moderna. La consecuencia es que los agricultores dejan de cultivar las variedades tradicionales, que poseen una elevada diversidad, para dar paso a variedades más homogéneas, más rentables y más aceptables en términos comerciales.

Implicaciones sociales y económicas

Mayor rentabilidad de los cultivos, En las últimas décadas los agricultores han adoptado los métodos industrializados de cultivar la tierra, en particular el uso de insumos externos como los fertilizantes químicos, los plaguicidas y las semillas comerciales. Agricultores paises en desarrollo

Posibles efectos sobre la salud humana

Alergenicidad: Todos los alimentos, ya sean elaborados mediante métodos convencionales o por biotecnología, son fuentes potenciales de alergenos.

En todo el mundo, el 90% de las alergias a alimentos se debe a ocho grupos de alergenos principales presentes en maní, soya, nueces, leche, huevos, pescado, crustáceos y trigo. El 10% restante son alergias a alimentos que afectan a muy pocas personas. Sin embargo, hasta el momento no hay pruebas de que los alimentos genéticamente modificados puedan causar más reacciones alérgicas que los alimentos tradicionales

Qaim, 2009

Evaluación de riesgos y regulación• Cuando se adopte una decisión por una agencia reguladora con

respecto a una actividad de organismos modificados genéticamente, se debe publicar un resumen que explica los temas que se consideraron y las razones que llevaron a la decisión final.

• Dentro de los análisis de riesgos de transgénicos se realiza la evaluación sobre la proteína insertada y los riesgos que esta puede generar comparado con la planta convencional, por ejemplo el impacto de transgénicos bt sobre organismos del sistema agrícola que no son plagas también pueden quedar expuestos a la proteína Cry1Ac y se los considera “organismos no objetivo” (ONO).

• Se evalúa el establecimiento y persistencia en el medioambiente de las plantas que expresan Cry1Ac , por lo general, el punto de comienzo de las evaluaciones de riesgo ambiental de las plantas GM es la familiaridad con la biología de la especie de planta sin transformar o planta huésped dentro del ambiente que la recibe

• Otro de los riesgos es el movimiento de transgenes de una planta GM a sus familiares silvestres que se realiza mediante el polen, y la producción de híbridos reproductivamente viables depende de la proximidad física y temporal de las plantas GM con las especies compatibles sexualmente.

• Ni el maíz ni el algodón tienen familiares a los que se considere invasivos en el ecosistema ni malezas de importancia agrícola de amplia distribución para los que la hibridación sea una preocupación.

Legislación• El 22 de febrero de 1999, se

celebró la primera reunión extraordinaria de la Conferencia de las Partes en Cartagena-Colombia donde no se pudo concluir

• La continuación del período de sesiones tuvo lugar en Montreal del 24 al 29 de enero de 2000. El 29 de enero de 2000 se aprobó

Legislación

• El Protocolo de Cartagena sobre Bioseguridad es un instrumento internacional que regula los organismos vivos modificados, OVMs, producto de la biotecnología moderna.

• Se enfoca específicamente en el movimiento transfronterizo de OVMs, promueve la seguridad de la biotecnología al establecer normas y procedimientos que permiten la transferencia segura, la manipulación y el uso de OVMs.

Principio de precaución• Este principio establece que cuando exista peligro de daño grave o

irreversible, la falta de certeza científica absoluta no deberá utilizarse como razón para postergar la adopción de medidas eficaces para impedir la degradación del medio ambiente". (Ley 99/ 93 Basado en principio 15 de la declaración de Río de Janeiro).

• Según Manzur et al. (2009) cuando se sospecha que una tecnología nueva puede causar daño, la incertidumbre científica sobre el alcance y la severidad de la tecnología no debe obstaculizar la toma de precauciones, esto da el derecho a los países a oponerse a la importación de productos transgénicos sobre los cuales hay sospechas mínimas de que representan un peligro para la salud o el medio ambiente

Regulación en Colombia

• Mediante el artículo 18 del Decreto 4525 de 2005, se establecen los Comités Técnicos Nacionales en Bioseguridad. 

• Estos Comités son los encargados de recomendar a la Autoridad Nacional Competente respectiva, la expedición del acto administrativo que aprueba o niega las solicitudes para desarrollo de actividades con OVM (organismos vivos modificados).

• Esta recomendación se realiza luego que el Comité examina y evalúa los documentos de evaluación de riesgo de los OVM, solicita la información que debe ser presentada por el interesado y examina las medidas

http://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase/default.asp

http://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase/default.asp

CONCLUSIONES• Los cultivos transgénicos han tenido un incremento en las últimas década no

solo en su desarrollo y producción sino en la evaluación de riesgos y regulación para sus respectivas liberaciones comerciales.

• Países como Brasil y Argentina representan un importante contribución al conocimiento y expansión de cultivos transgénicos

• El desarrollo y avance en la biotecnología agrícola permite al sector agrícola, tanto productores como profesionales e investigadores velar por una seguridad alimentaria, dando un valor agregado a los cultivos, disminuyendo la aplicación de plaguicidas y beneficiando a pequeños productores en países en desarrollo.

• Adicional a esto es importante que la sociedad se informe con bases científicas sobre los beneficios y riesgos de los cultivos transgénicos para formar un criterio personal y no seguir simplemente los criterios de grupos anti- transgénicos sin bases científicas.

GRACIAS

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RIESGO AMBIENTALRiesgo de provocar daños

Efectos positivos que conduzcan a un beneficio potencial

Morris, 2011

RIESGO AMBIENTAL Riesgo de provocar daños Efectos positivos que conduzcan a un beneficio potencial

Morris, 2011

RIESGO EN AGRONOMIA

Morris, 2011

Morris, 2011

RIESGO EN LA ALIMENTACION Y NUTRICION

RIESGO EN LA SALUD

RIESGO EN LA ECONOMIA