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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 - Chiclayo Julio 11 - 12, 2019

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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

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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

[email protected]

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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

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BIO

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OG

IA

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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

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PRODUCTIVIDAD

MAYOR CANTIDAD DE

PRODUCTO POR UNIDAD DE

RECURSO INVERTIDO POR

UNIDAD PRODUCTIVA

LA PRODUCTIVIDAD

COMO FUNCIÓN

DE LA

GANANCIA

GENÉTICA

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Warner Arber Nobel Price 1962

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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:

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LA INGENIERÍA GENÉTICA DE PLANTAS : UTILIZA MÉTODOS DE LA EVOLUCIÓN

EN LA NATURALEZA (1983)

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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

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* Milusqui Verastegui, W. Roca (2001)

Camu-camu embryogenic callus and differentiation of somatic embryos*

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EVOLUCIÓN DEL MEJORAMIENTO GENÉTICO DE CULTIVOS

Fuente: BDP

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Jean-Baptista Lamark

C.H. Waddington (Premio Nobel 1975) “Herencia Lamarkiana ” (1801)

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S.LURIA ,Premio Nobel 1962 Charpentier

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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)

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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

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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

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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

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• Abnormal: 37.9%

• Normal: 71.81%

Conversion on solid medium

Results

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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

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Biotecnología aplicada

al cultivo de caña de azúcar

Cenicaña

JERSHON LÓPEZ, Ph.D

Líder Área Biotecnología

[email protected]

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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)

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Estrategias de mejora en

variedades comerciales

Transformación Genética Edición Genómica

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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

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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

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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

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La Esmeralda

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23 tallos 26 tallos

Genotipos promisorios con Mayor Biomasa: gen1

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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

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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

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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

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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.

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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

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Klumper and Qaim, 2014, PLoS

ONE

Impact of Adoption of GM Crops A Meta Analysis of 147 Studies

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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.

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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

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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

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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

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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

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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

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Accounting categories

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3.2. Results of Cost Assessment

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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.

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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)

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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)

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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.

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https://www.youtube.com/watch?v=TS0werNlTBg

ALFONSO CUPITRA , agricultor comunitario Paricipante del Foro Cultivos mas productivos, innovaccion, desarollo , paz Tolima, Colombia

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