Estado actual de la biotecnología agrícola en la región y en el mundo

Transcripción

1 II JORNADA DE ACTUALIZACIÓN TÉCNICA BENEFICIOS, BIOSEGURIDAD Y USO RESPONSABLE DE TECNOLOGÍA Bt 22 DE AGOSTO DE 2012 Estado actual de la biotecnología agrícola en la región y en el mundo Dra. Gabriela Levitus ArgenBio Argentina

2 La biotecnología agrícola, hoy Micropropagación Marcadores moleculares Fusión de protoplastos Semillas sintéticas Fitorremediación Cultivos transgénicos

3 Ingeniería genética = Metodología del ADN recombinante Conjunto de técnicas que permiten transferir genes de un organismo a otro organismo de origen organismo receptor gen de interés transgén Organismo transgénico o genéticamente modificado (OGM) o recombinante

4 Los cultivos transgénicos y la ingeniería genética OGM Ingeniería genética

5 Purificación bioquímica páncreas bacterias o levaduras (ingeniería genética) ADN (gen de la insulina humana) insulina de cerdo insulina humana (recombinante)

6 Los cultivos transgénicos, la ingeniería genética y el mejoramiento vegetal Mejoramiento vegetal OGM Ingeniería genética

7 Selección Artificial Brócoli Coliflor Repollito de Bruselas Collard Greens Colirrábano Brassica oleraceae Repollo Col Berza

8 Maíz

9 Mejoramiento por cruzamiento y selección F1 B A

10 Pomelo rosado (rayos X) Mejoramiento por mutagénesis Lino: etilmetanosulfonato (EMS) Mandarina LinnowLS (rayos gamma) Lechuga Mini green (EMS) Crisantemo (rayos gamma)

11 Manipulación genética antigua (desde los comienzos de la agricultura) - empírica Manipulación genética moderna (desde siglo XIX) Leyes de la herencia Mutagénesis Marcadores Moleculares Plantas transgénicas

12 cruzamiento y selección planta parental 1 planta parental 2 X gen de interés Ingeniería genética organismo de origen (cualquier especie) planta receptora gen de interés Direccionalidad - Saltar la barrera de especie Qué genes que habría que transferir?

13 Cultivo in vitro de plantas

14 Evento (de transformación): La inserción en el genoma vegetal en forma estable y conjunta, de uno o más genes que forman parte de una construcción definida." Gen de interés genoma vegetal genoma vegetal Evento A Evento B Evento C construcción Evento (de transformación): foco del análisis de riesgo, caso a caso

15 (introgresión)

16 Aplicaciones de los cultivos transgénicos Mejora de características agronómicas: Resistencia a enfermedades y plagas, tolerancia a herbicidas, tolerancia a heladas, sequía, salinidad, modificación de rasgos morfológicos, mayor rendimiento, etc.

17 Aplicaciones de los cultivos transgénicos Mejoras de calidad: Eliminación o disminución de factores anti-nutritivos, toxinas o alérgenos, aumento de factores promotores de la salud, modificación de la proporción de nutrientes, cambios en la composición para aplicaciones industriales.

18 Países que cultivaron OGM en países 16,7 mi de agricultores mi de hectáreas ISAAA

19 Área global de OGM, por cultivo (sobre 160 millones de hectáreas) maíz 32% algodón 15% canola 5% soja 48% Otros: papaya, zapallo, alfalfa, remolacha azucarera, álamo, clavel ISAAA

20 Área global de OGM, por característica (sobre 160 millones de hectáreas) TH X RI 25% RI 16% TH 59% TH: tolerante a herbicida, Bt: resistente a insectos También se sembraron superficies pequeñas de cultivos con resistencia a virus y clavel azul. ISAAA

21 Área global cultivada con OGM, por país (sobre 160 millones de hectáreas) Bolivia 1% Uruguay 1% Paraguay 2% India 7% Canadá 6% China 2% Pakistan 2% otros 2% EEUU 43% Argentina 15% Brasil 19% Otros: Australia, Filipinas, Myanmar, Burkina Faso, España, México, Colombia, Chile, Honduras, Portugal, República Checa, Polonia, Egipto, Eslovaquia, Costa Rica, Rumania, Suecia, Alemania. Total: 29 ISAAA

22 Países mega-productores de OGM en 2011 (producen más de has) 1. Estados Unidos 2. Brasil 3. Argentina 4. India 5. Canadá 6. China 7. Paraguay 8. Pakistán 9. Sudáfrica 10. Uruguay 11. Bolivia 12. Australia Mi. has. 69,0 30,3 23,7 10,6 10,4 3,9 2,8 2,6 2,3 1,3 0,9 0,7 ISAAA

23 Área global cultivada con OGM, por región (sobre 160 millones de hectáreas) Asia 11% África 1% otros 1% A Norte 50% Cono Sur 37% ISAAA

24 Adopción de OGM % 90% 85% 95% 100% 86% - 65% - 85% 100% - 39% mil has. de semillas GM - soja, maíz y canola, el 50% del total exportado ISAAA, ArgenBio, CUS, CIB-Celeres, ChileBio

25 Beneficios comprobados Disminución de costos de producción Mayor flexibilidad en el manejo Mayores rendimientos Mejor calidad Beneficios a nivel del productor U$ mi ( ) U$ 143 mi ( ) U$ mi ( ) U$ 572 mi ( ) U$ 67,5 mi ( ) Reducción en el uso de insecticidas Menores niveles de micotoxinas en maíz Sustitución por herbicidas de menor toxicidad Sinergia con la siembra directa Brookes & Barfoot (2011), ArgenBio

26 Quince Años de Cultivos Genéticamente Modificados en la Agricultura Argentina Eduardo J. Trigo Noviembre 2011 Disponible en

27 Impacto a Nivel Nacional Millones de Dólares Soja GM ,81 Maíz GM 5.375,38 Algodón GM 1.834,32 Total Nacional ,52

28 Impactos indirectos de los cultivos GM sobre la economía local y a nivel global Empleos atribuibles a la adopción de las tecnologías GM entre 1996 y 2010: Ahorro en el gasto de los consumidores a nivel global, atribuible a adopción de la soja GM en la Argentina entre 1996 y 2010: ,52 millones de dólares El precio internacional de la soja hubiera sido en 2011 un 14% mayor de lo que fue

29 Incorporación exitosa Entre los principales productores y proveedores de alimentos (y biocombustibles) del mundo Las claves: Fitomejoradores Productores Voluntades políticas - procesos regulatorios

30 Las aprobaciones asincrónicas (en la región) 5 eventos de soja 1 evento de soja 1 evento de soja 1 evento de algodón 12 eventos de algodón 18 eventos de maíz 1 evento de poroto 1 evento de soja 7 eventos de maíz 3 eventos de soja 3 eventos de algodón 20 eventos de maíz Diferente disponibilidad de las tecnologías Problemas comerciales Situaciones de LLP (baja presencia) Siembras no autorizadas ArgenBio, CIB, INBIO, CUS

31 9 eventos de soja 14 eventos de algodón* 31 eventos de maíz* 10 eventos de canola 4 eventos de papa 2 eventos de arroz 2 eventos de papaya 1 evento de melón 1 evento de zapallo 3 eventos de remolacha 1 evento de alfalfa 1 evento de ciruela 1 evento de agrotis 1 evento de tabaco 1 evento de chicoria * No incluye eventos combinados 1 evento de soja 1 evento de soja 1 evento de algodón Las aprobaciones asincrónicas (con otros exportadores) 5 eventos de soja 12 eventos de algodón 18 eventos de maíz 1 evento de poroto 1 evento de soja 7 eventos de maíz 3 eventos de soja 3 eventos de algodón 20 eventos de maíz Pérdida de competitividad Situaciones de LLP ArgenBio, CIB, INBIO, CUS, CERA

32 Las aprobaciones asincrónicas (con los importadores UE, India, China) La segregación no es posible Umbrales para LLP inaceptables Lentitud de las aprobaciones Política espejo (No aprobar/ Postergar la siembra comercial) Pérdida de competitividad Freno a los desarrollos locales

33 Las aprobaciones asincrónicas (con los importadores UE, India, China) cont. Todo cambia Aceleración de las aprobaciones en la región Crisis en la UE Nuevos mercados Panel de la OMC (Argentina vs UE) Política espejo reversa Bloque de exportadores vs la UE Acuerdos con China Voluntades políticas en la región, búsqueda de alianzas y consensos (CAS - NABI)

34 En el futuro El mundo demandará más alimentos y energía Los países del Cono Sur responderán produciendo más y mejor (calidad y sustentabilidad) Rol clave de la biotecnología agrícola Nuevas aprobaciones de OGM Incremento en la adopción Desarrollos locales Promoverán la sincronía regulatoria, alianzas y políticas regionales Negociarán con nuevos mercados

35 Poroto GM resistente al mosaico dorado Evento Embrapa 5.1 (EMB-PVØ51-1) Aprobado en septiembre de 2011 Francisco Aragao - Josias Faria Mosca blanca Virus del mosaico dorado

36 Desarrollos Características agronómicas Para el productor = Input traits Contribuciones al Manejo Integrado de los Cultivos - Protección y Rendimiento - Características de calidad Más allá del productor = Output traits Propiedades mejoradas y nuevos productos Tolerancia a herbicidas Resistencia a insectos Resistencia a virus Tolerancia a estreses abióticos Mejor aprovechamiento de nutrientes Mayor rendimiento Biología de la reproducción Alimentos con mayor valor nutricional Alimentos más seguros (sin alérgenos o toxinas) Cultivos más aptos para determinadas aplicaciones industriales (fibras, almidón, biocombustibles, papel, etc.) Molecular farming

37 Arroz Dorado Salvaje Arroz dorado 1 Arroz Dorado 2

38 Generación de mandioca GM libre de glucósidos cianogénicos Siritunga D, Sayre R. 2003; Planta 217: Mandioca Con beta-caroteno The Filipino Express, marzo 2005 Resistente a virus

39 En desarrollo... Papa resistente a virus Frutilla resistente a hongos Manzana resistente a insectos Bananas resistentes a bacterias Maíz tolerante a bajas temperaturas Tomate tolerante a heladas Frutos de maduración retardada Arroz tolerante a alta salinidad Trigo tolerante a sequía

40 En desarrollo... Más vitaminas y nutrientes: Tomate con más licopeno Arroz con vitamina A (dorado) Papa con beta-carotenos Maíz con más vitamina E Menos toxinas y alérgenos: Alérgenos en maní y en soja Café con menos cafeína Glucósidos cianogénicos en yuca Cambios en la proporción de nutrientes: Soja con mayor contenido de aceite Aceites con más ácido oleico Aceites con omega-3 Papa y batata con más proteína o almidón Maíz con más lisina

41 II JORNADA DE ACTUALIZACIÓN TÉCNICA BENEFICIOS, BIOSEGURIDAD Y USO RESPONSABLE DE TECNOLOGÍA Bt 22 DE AGOSTO DE 2012 Tecnologías actuales y en desarrollo para el control de insectos Los cultivos Bt Dra. Gabriela Levitus ArgenBio Argentina

42 Manejo integrado de plagas insecticidas c. biológico c. mecánico c. reproductivo Minimizar la incidencia de insectos Disminuir el uso de insecticidas convencionales manejo cultivo manejo resist. plantas resist.

43 Plantas resistentes a insectos (mejoramiento convencional) Grape phylloxera Hessian fly, mosquito del trigo Mayetiola destructor No se ha logrado control 100% ni control para todos los cultivos, ni para todas las plagas

44 Plantas transgénicas o genéticamente modificadas (GM) resistentes a insectos Genes de otras spp + Expresión Exp. diferencial Silenciamiento Proteína 1 1

45 Resistencia a insectos: toxina Bt de Bacillus thuringiensis

46 Proteínas Cry de Bacillus thuringiensis Hay unas 400 proteínas Cry caracterizadas Se agrupan por homología de secuencia Forman parte de las inclusiones cristalinas que aparecen en la esporulación Se conoce su modo de acción Base de datos proteínas Cry:

47 especificidad Mecanismo de acción propuesto para las proteínas Cry

48 Proteína Cry Origen (subespecies Bt) Orden 2 Insectos blanco principales Nombres comunes Cry1Aa kurstaki L gusano de seda, polilla del tabaco, barrenador europeo del maíz Cry1Ab berlineri L, D polilla del tabaco, polilla del repollo, mosquito Cry1Ac kurstaki L gusano cogollero del tabaco, gusano falso medidor del repollo, isoca del algodón Cry1Ad1 aizawai L varios Lepidópteros Cry1Ae1 alesti L gusano cogollero del tabaco Cry1Ba1 thuringiensis L gusano del repollo Cry1Bc2 morrisoni L, D varios lepidópteros Cry1Ca3 entomocidus L oruga de la hoja del algodonero, mosquito Cry1Cb1 galleriae L oruga militar Cry1Da1 aizawai L oruga militar, polilla del tabaco Cry1E kenyae L oruga de la hoja del algodonero CryEb1 aizawai L varios lepidópteros CryFa aizawai L barrenador europeo del maíz, oruga militar Cry2Aa kurstaki L, D lagarta peluda, mosquito Cry2Ab kurstaki L lagarta peluda, gusano falso medidor del repollo, polilla del tabaco Cry2Ac shangai L polilla del tabaco, lagarta peluda Cry3Aa san diego C escarabajo de la papa del Colorado Cry3Aa3 tenebrionis C escarabajo de la papa del Colorado CryBa tolworthi C escarabajo de la papa del Colorado Cry7Aa N/D 3 C escarabajo del pepino Cry4Aa israelensis D mosquito (Aedes y Culex) CryBa israelensis D mosquito (Aedes) Cry9Aa galleriae L polilla de la cera o falsa tiña Cry9Ba galleriae L polilla de la cera o falsa tiña 1.Adaptado de Krattiger (1997) 2. L: Lepidoptera; C: Coleoptera; D: Diptera 3. N/D: No disponible

49 Proteínas Vip de Bacillus thuringiensis Hay unas 80 genes/proteínas Vip caracterizadas Se agrupan por homología de secuencia bastante diferentes a las proteínas Cry Forman parte de las inclusiones cristalinas que aparecen en la fase vegetativa Se conoce su modo de acción Base de datos proteínas Vip:

50 Cultivos GM (eventos) resistentes a insectos que se comercializan en la actualidad Cultivo Evento Proteína insecticida algodón MON531 Cry1Ac algodón DAS Cry1Ac algodón DAS Cry1F maíz MON810 Cry1Ab maíz Bt11 Cry1Ab maíz TC1507 Cry1F maíz DAS Cry34Ab1 + Cry35Ab1 maíz MON88017 Cry3Bb1 maíz MON89034 Cry1A Cry2Ab2 maíz MIR162 Vip3Aa20

51

52 Eventos acumulados, apilados, o stacks X Ampliar el rango de control Proteína 1 Proteína 2 Atrasar aparición de resistencia 1 2

53 Algunos cultivos GM (eventos) resistentes a insectos que se comercializan en la actualidad: stacks Eventos MON 810 X NK 603 MON 863 X NK 603 MON 863 X MON 810 MON 863 X MON 810 X NK 603 MON 810 X MON DAS x NK 603 DAS x TC 1507 DAS x TC 1507 X NK 603 Genes introducidos cry1ab X c4 epsps cry3bb1 X c4 epsps cry3bb1 X cry1ab cry3bb1 X cry1ab X c4 epsps cry1ab X (cry3bb1 + c4 epsps) (cry34ab1 + cry35ab1 + pat) X c4 epsps (cry34ab1 + cry35ab1 + pat) X (cry1fa2 + pat) (cry34ab1 + cry35ab1 + pat) X (cry1fa2 + pat) X c4 epsps 1507 X NK 603 (cry1fa2 + pat) X c4 epsps MON 810 X GA21 Bt 11 X GA21 T25 X MON 810 Bt11 x MIR604 MIR604 x GA21 Bt11 x MIR604 x GA21 MON89034 X MON88017 MON89034 X NK603 cry1ab X mepsps cry1ab X mepsps pat X cry1ab cry1ab X mcry3a mcry3a X mepsps cry1ab X mcry3a X mepsps (Cry1A Cry2Ab2) X (cry3bb1 + c4 epsps) (Cry1A Cry2Ab2) X c4 epsps -- lepidópteros coleópteros -- herbicida

54 Área global de OGM, por característica (sobre 160 millones de hectáreas) TH X RI 25% RI 16% TH 59% TH: tolerante a herbicida, Bt: resistente a insectos También se sembraron superficies pequeñas de cultivos con resistencia a virus y clavel azul. ISAAA

55 Cultivos GM (eventos) resistentes a insectos que se comercializan en la actualidad: stacks SmartStax TC 1507 X DAS X MON X MON (cry1fa2 + pat) X (cry34ab1 + cry35ab1 + pat) X (cry3bb1 + c4 epsps) X (cry1a cry2ab2) cry1fa2 cry1a.105 cry2ab2 cry34ab1 cry35ab1 cry3bb1 pat c4 epsps

56 Desarrollos: cultivos Bt Papa Bt Crisantemo Bt Soja Bt Arroz Bt Brocoli Bt

57 Otras proteínas candidatas Inhibidores de proteasas (plantas) interfiere con la digestión Inhibidores de alfa amilasa (plantas) interfiere con la digestión Lectinas (plantas u otras fuentes) - interfiere con la digestión Quitinasas (plantas) afecta al exoesqueleto Proteína 1 1 Avidina (otras fuentes) - provocan deficiencia de biotina

58 Silenciamiento génico Target: proteínas esenciales, ej, ATPasa ARN

59 Silenciamiento génico ARN

60 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN!