TEMA 1-Biotecnologia Concepto Historia Herramientas y Aplicaciones
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1TEMA 1
Biotecnologa: historia, concepto, herramientas y aplicaciones. Los retos de la agricultura en el siglo XXI.
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2Nada nuevo bajo el sol
Los egipcios fabricaban pan 3000 aos antes de nuestra era. El contacto fortuito de una colonia de levaduras con masa de harina de trigo, dejada en reposo durante un tiempo, dio lugar a la fermentacin de la masa, con la conversin del azcar en alcohol y dixido de carbono, obtenindose una masa esponjosa, ms fcilmente digestiva.
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3Nada nuevo bajo el sol
Las amas de casa sumerias, saban que el pan al modo egipcio resultaba ms saludable si primero se ablandaba el grano y se le dejaba germinar. Lo que no saban era que de este modo, se liberaban enzimas que convirtieron el almidn disuelto en el agua, en azcar de malta, fermentable. La levadura de la masa del pan se encargara de la fermentacin del azcar de malta en el lquido de oro.
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4BIOTECNOLOGIA TRADICIONAL=Microbiologa industrial
BIOTECNOLOGA ACTUAL
DECADA DE LOS 70
-Neologismo. -Trmino empleado por el hngaro Kark
Ereky, en referencia a la microbiologa industrial, es decir, todos los procesos en los cuales, partiendo de las materias primas correspondientes, se producen bienes de consumo utilizando organismos vivos
acuada en el libro La
biotecnologa en la produccin crnica y lctea de una gran explotacin agropecuaria, que fue publicado en 1919.
INGENIERA GENTICA
-Produccin de compuestos de inters a partir de organismos, clulas, orgnulos o anlogos moleculares
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5BIOTECNOLOGA VEGETAL
CULTIVO DE TEJIDOS INGENIERIA GENTICA (DNA RECOMBINANTE)
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6HERRAMIENTAS
Cultivo de Tejidos:
-Cultivo de Clulas -Cultivo de Protoplastos-Cultivo de Meristemos
-Cultivo de Callos -Cultivo de Anteras
-Cultivo de Ovulos -Cultivo de Embriones
etc.
Ingenieria Gentica:
-Secuenciacin de genes -Generacin de Fragmentos -Clonacin -Identificacin de Clones -Desarrollo de Bibliotecas de DNA -Seleccin de Genes -Ligacin a Vectores o Molculas -Transformacin -Aislamiento de Protenas -Secuenciacin de Protenas
etc.
+
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7APLICACIONES
Clonacin de plantas Organismos modificados genticamente
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8 Del recolector y cazador al agricultor En los albores de la domesticacin
Conocimiento de las plantas y sus ciclos vegetativos
Efecto del fuego estimulador de la germinacin y crecimiento de plantas silvestres recolectables
Riego por inundacin, promotor del crecimiento de plantas silvestres de inters
Crecimiento de poblacin en zonas de hacinamiento junto a ros y lagos en sequas prolongadas
NEOLITICO. 1
REVOLUCIN VERDE
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9Consecuencias
Sedentarismo Nacimiento de las grandes civilizaciones Establecimiento de ciudades Obesidad Diferencia ricos-pobres Hambrunas por sequa o plagas Enfermedades carenciales Llegada del alcohol Etc.
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TRIGO Y CEBADA
ARRO
Z
MAIZ
IMPORTANCIA DE LA AGRICULTURA
SORGO Y MIJO
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11
La Gentica en el Neoltico
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Comienza la domesticacin
Seleccin en masahasta hace un siglo
Elegir entre una poblacin y propagar, generacin tras generacin, los individuos que renen las caractersticas deseadas
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La domesticacin del maz
(Euchlaena) (Zea mays)
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14
Las plantas viajan
Arroz, cebolla, ajo, vid, pepino, el aceite de olivavinieron de oriente
Tomate, pimiento, patatade Amrica
Tabestomate venenoso Adaptaciones200 aos para tuberizar
la patata en Europa Malas hierbas
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15
Comienza la pesadilla de las malas hierbas
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Los sillares de la mejora vegetal moderna
Introduccin consciente de diversidad gentica en las poblaciones por cruzamiento de progenitores con caractersticas sobresalientes y complementarias
Seleccin de plantas con genes que confieren los caracteres agronmicos deseados, hasta alcanzar niveles altos de adaptacin, uniformidad gentica y estabilidad agronmica
Objetivo: aumentar el rendimiento y mejorar la calidad nutritiva
y tecnolgica de los productos agrcolas
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Siglo XX. 2
REVOLUCIN VERDE
Produccin agrcola = f (mejora gentica, rea cultivo, productos agroqumicos: fertilizantes y pesticidas, maquinaria y tcnicas agronmicas)
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Los mtodos aplicados en mejora dependen de su forma de propagacin
Asexual Sexual
Alogamia: maiz Autogamia: trigo, arroz
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La heterosis o vigor hbrido
Aumento del vigor y rendimiento que manifiesta el hbrido frente a sus progenitores
-Aumento del rendimiento en maz cortando la flor masculina terminal y forzando as la alogamia, y la generacin de nueva variabilidad por recombinacin
-Forzar autogamia para obtener lneas puras y obtener hbridos, con alto rendimiento y adaptabilidad.
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20
Norman Borlaug: la lucha contra el hambre
Genes Reduced height (Rht) interfieren con la seal de trasduccin de las gibberelinas.
Cruzamientos entre la variedad semienana Daruma con variedades productivas americanas dieron Norim 10, que se usara en programas de mejora en USA para producir un gran nmero de variantes semienanas de alto rendimiento, como Norin 10-Brevor 14, con alto ndice de cosecha y mayor capacidad de adaptacin.
Premio Nobel de la Paz en 1970
**Castracin costosa para seguir los pasos del maz
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Siglo XXI. 3
REVOLUCIN VERDE
Produccin agrcola= f (mejora gentica, preservacin
medio ambiente)
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Retos de la agricultura en el siglo XXI
Aumento en la calidad y produccin de alimentos
Alternativa al petrleo y derivados como fuentes de materias primas y de energa
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El futuro de la seguridad alimentaria
Each
year, about
20 million
infants
are born
with
low
birth
weights Bhutan. WFP photo: F. Mattioli
The nutritional problems of children in developing countries are considered to be associated with more than half of all child deaths. Most such deaths are attributable to mild or moderate malnutrition, as opposed to severe malnutrition
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El futuro de la seguridad alimentaria
Predicciones de Malthus
(1798) Poblacin en crecimiento Aumento en la produccin de alimentos/habitante
(excepto en Africa
subsahariana)
130 pases en desarrollo
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El impacto medioambiental de la agricultura moderna
La segunda revolucin verde= f (monocultivos de alto rendimiento, incremento en el uso del agua, productos fitosanitarios y fertilizantes)
1. Prdida y deterioro del suelo
2. Prdida y deterioro del agua
3. Erosin gentica
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1. Prdida y deterioro del suelo cultivable
Presin demogrficaErosin (lluvia y viento)Degradacin qumica
-salinizacin, -empobrecimiento de nutrientes
Ausencia de programas para lograr el incremento de la eficacia en la utilizacin y absorcin de nutrientes
Deseable.
Ha. Suelo agrcola /personaEn la realidad.
Ha. Futuro.
0.14 Ha.
Myanmar: farmers planting tree seedlings to avoid post-harvest soil erosion
Disponibilidad del suelo cido de la sabana ?
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.
Viet Nam: Smallholder farmers preparing sandy soil for planting trees FAO photo by L. De Matteis
For agriculture to be productive and sustainable, it is essential to select crops that are suited to the soil conditions and climate. FAO has developed an environmental database system, known as ECOCROP, to help identify suitable crops or trees for a specific environment
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2. Uso y abuso del agua
El agua dulce no siempre es un bien renovable
La contaminacin de aguas se produce por exceso de fertilizantes, que provoca el crecimiento de microorganismos que consumen el oxgeno = (eutrofizacin), herbicidas y plaguicidas.
El cultivo extensivo de alto rendimiento supuso el uso indiscriminado de herbicidas y plaguicidas.Agua dulce Agua salada
3% -Agua dulce total0.08% -Agua dulce utilizable=ADU70% ADU- Produccin agrcola
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3. Erosin gentica
En EE.UU
6 variedades producen el 70% de maz En Canad
4 variedades producen el 76% del trigo
prdida de la variacin gentica
menor proteccin frente a enfermedades(patata en Irlanda, mediados del XIX; caa de azcar en Cuba, 1980)
Bancos de germoplasma
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Algunas consideraciones socioeconmicas
Destruccin de modos de vida ancestrales y emigracin del campo a las ciudades
Aumento del tamao medio de la propiedad agrcola
Aumento del consumo de energa y de productos agroqumicos
Mayor presin sobre los recursos hdricos
Estimulacin de la mejora del transporte
Consumo de productos de origen animal
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Qu
se espera de la Biotecnologa Vegetal?
Derivado del conocimiento -la funcin de los genes-la transferencia entre organismos
Que sea transferible a los pases en desarrollo
Plantas resistentes-enfermedades
-herbicidas-condiciones adversas
Mejora de la calidad tecnolgica-frutas y hortalizas de larga duracin
(gen antisentido inhibidor de la poligalacturonasa)
Mejora de la calidad alimentaria-arroz con provitamina A
-arroz con protena transportadora de hierro-plantas de composicin lipdica o
aminoacdica adecuada
Fitorremediacin-tolerantes a metales
pesados
Alternativa a la I.petroqumica
Sntesis de hidratos de C, Lpidos, etc. para fabricar plsticos, detergentes,
biodegradables
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Referencias
Garca-Olmedo (1998). La tercera revolucin verde. Ed. Debate. ISBN. 84-8306-083-3.
Heden, P. The
genes of
green
revolution. Trends
in Genetics, 19(1):5-9.
La Biotecnologa Aplicada a la Agricultura. 2000. ISBN. 84-939738-2-2.
TEMA 1Nada nuevo bajo el solNada nuevo bajo el solNmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 5HERRAMIENTASAPLICACIONESNEOLITICO. 1 REVOLUCIN VERDEConsecuenciasIMPORTANCIA DE LA AGRICULTURA La Gentica en el NeolticoComienza la domesticacinLa domesticacin del mazLas plantas viajanComienza la pesadilla de las malas hierbasLos sillares de la mejora vegetal modernaSiglo XX. 2 REVOLUCIN VERDELos mtodos aplicados en mejora dependen de su forma de propagacinLa heterosis o vigor hbridoNorman Borlaug: la lucha contra el hambreSiglo XXI. 3 REVOLUCIN VERDERetos de la agricultura en el siglo XXIEl futuro de la seguridad alimentariaEl futuro de la seguridad alimentariaEl impacto medioambiental de la agricultura moderna1. Prdida y deterioro del suelo cultivable Nmero de diapositiva 272. Uso y abuso del agua3. Erosin genticaAlgunas consideraciones socioeconmicasQu se espera de la Biotecnologa Vegetal?Referencias