APLICACIONES DE LA INGENIERIA GENETICA PARA LA MEJORA DE LA COMPETITIVIDAD DE CULTIVOS: ESTUDIO DE CASOS MAIZ Y PAPA

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1 APLICACIONES DE LA INGENIERIA GENETICA PARA LA MEJORA DE LA COMPETITIVIDAD DE CULTIVOS: ESTUDIO DE CASOS MAIZ Y PAPA Enrique N. Fernández-Northcote, Ph.D. Profesor Visitante UNALM, Coordinador Nacional Proyecto Regional LAC-Biosafety SEMINARIOS INIA 2012 Arequipa Agosto 20 Cuzco Agosto 22

2 ES POSIBLE DESARROLLAR UN AGRO RENTABLE APLICANDO LA BIOTECNOLOGIA SIN AFECTAR NUESTRA BIODIVERSIDAD? Enrique N. Fernández-Northcote, Ph.D. APIA, Julio 17, 2012

3 SI, luego de responder la pregunta: ES NECESARIO DESARROLLAR UN AGRO RENTABLE APLICANDO LA BIOTECNOLOGIA SIN AFECTAR NUESTRA BIODIVERSIDAD? SI, por nuestra SEGURIDAD ALIMENTARIA y para nuestra COMPETITIVIDAD Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

4 ESTUDIO DE CASO MAIZ

5 PROBLEMATICA NACIONAL DEL MAIZ El maíz amarillo duro se produce en más de 300 mil hectáreas que corresponden a unas 79 mil unidades agrícolas. Actualmente se produce 1.2 millones de toneladas. Se importa 1.89 millones de toneladas. Pocos años atrás la importación sólo era de alrededor del 40% de lo usado por las industrias avícola y porcina Fuente: Ramón Diez, UNALM Proyecto LAC-Biosafety, Perú.

6 Fuente: Ministerio de Agricultura - Dirección General de Información Agraria - Dirección de Estadística Elaboración: F. Guzmán Vidal, H. Tamayo, F. Rimachi Proyecto LAC-Biosafety, Perú.

7 PROBLEMATICA NACIONAL DEL MAIZ En el 2011 la importación llegó al 60% de las necesidades nacionales con un desembolso de más de 500 millones de dólares. Consecuencia: dependencia de la importación de granos, inseguridad alimentaria, con clara tendencia a agravarse. Fuente: Ramón Diez, UNALM Proyecto LAC-Biosafety, Perú.

8 FUENTE: The Wall Street Journal Americas, Disponible en:

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10 FUENTE: Estado de la Población Peruana INEI Disponible en:

11 FUENTE: Perú: Estimaciones y Proyecciones de Población, Urbana- Rural INEI Disponible en:

12 PORQUE TENEMOS QUE IMPORTAR MAIZ? Los híbridos nacionales (4 t/ha) no son competitivos. con los importados en lo que respecta a productividad. En las 145,000 ha de Maíz cultivado en Costa se usan principalmente los híbridos importados (7 t/ha).

13 Fuente: Ministerio de Agricultura - Dirección General de Información Agraria - Dirección de Estadística Elaboración: F. Guzmán Vidal, H. Tamayo, F. Rimachi. Proyecto LAC-Biosafety, Perú.

14 PORQUE TENEMOS QUE IMPORTAR MAIZ? Estudios socioeconómicos del Proyecto LAC-Biosafety en el valle de Barranca indican que los agricultores solo utilizan semilla de maíz hibrido importado adquirido en casas de agroquímicos. Los híbridos importados producen los rendimientos más altos del valle de Barranca: t/ha debido a su mayor potencial genético de productividad (mayor vigor híbrido). Fuente: Ramón Diez, UNALM, Proyecto LAC-Biosafety, Perú.

15 PORQUE TENEMOS QUE IMPORTAR MAIZ? El costo de producción con los híbridos disponibles es alto debido a deficiencias en el paquete tecnológico de producción. El cogollero Spodoptera frujiperda es la principal artropoplaga. Contribuye a un mínimo de 10% de los costos de producción. Las malezas constituyen otro factor limitante de una mayor productividad.

16 ALTERNATIVA BIOTECNOLOGICA PARA INCREMENTAR LA PRODUCTIVIDAD La ingeniería genética ha puesto en el mercado híbridos de maíz de mayor productividad y menores costos de producción que los hace más competitivos. Dos tipos de híbridos transgénicos son los más utilizados: Bt y RR.

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19 ES POSIBLE EL CULTIVO DE MAIZ TRANSGENICO EN EL PERU?

20 UNALM IBT Proyecto LAC-Biosafety, Perú Enrique N. Fernández-Northcote Coordinador Nacional Agencia Coordinadora Nacional: Instituto de Biotecnología, UNALM

21 UNALM IBT El objetivo principal de este proyecto pionero fue generar y adaptar conocimientos científicos sobre temas críticos ambientales y socioeconómicos, relacionadas con producción agrícola en espacios de alta biodiversidad, que contribuyan a fortalecer la capacidad en la toma de decisiones para valorar y manejar el riesgo potencial, y desarrollar capacidades en la comunicación sobre bioseguridad de organismo vivos modificados (OVM) en países tropicales de América Latina. El proyecto consideró cinco cultivos de importancia en América Latina y el mundo algodón, arroz, maíz, yuca y papa Enrique N. Fernández-Northcote.

22 Registro de la distribución espacial de la variabilidad genética del maíz Fuente: L.F. Rimachi, et al. INIA, Proyecto LAC-Biosafety Perú.

23 Mapeo de las zonas de producción actual de maíz amarillo duro 2. Mapeo de las zonas de producción actual de maíz amiláceo Fuente: L.F. Rimachi, et al. INIA, Proyecto LAC-Biosafety Perú.

24 ZONAS DE COEXISTENCIA ENTRE MAIZ AMARILLO DURO Y MAIZ AMILACEO Fuente: L.F. Rimachi, et al. INIA, Proyecto LAC-Biosafety Perú.

25 Para el caso específico del maíz, la probabilidad de la ocurrencia del flujo de genes no sólo involucra el conocimiento de las zonas de coexistencia entre especies cultivadas y sus parientes silvestres, sino además el estudio de las variables biológicas y principalmente de las culturales, puesto que son finalmente los agricultores quienes vienen conservando o manteniendo la pureza de sus razas criollas. Los agricultores conocen y vienen aplicando estrategias y metodologías para evitar el flujo génico desde los maíces amarillos hacia sus variedades criollas. Fuente: L.F. Rimachi, et al. INIA, Proyecto LAC-Biosafety Perú.

26 Molecularmente, se ha demostrado que los maíces amarillos duros están marcadamente diferenciados genéticamente de los maíces amiláceos raciales, por lo que se puede inferir que no han ocurrido eventos de flujo génico entre ellos que hayan afectados sus características. Fuente: C. López et al. Proyecto LAC-Biosafety Perú.

27 ANALISIS SOCIOECONOMICO Los híbridos transgénicos con el gen Bt bajan los costos de producción e incrementan la producción en un 20% debido al control de daños por Spodoptera frujiperda, Mejoran la calidad y sanidad del maíz para consumo humano y animal (control de Aflatoxinas)

28 ANALISIS SOCIOECONOMICO Un estudio socioeconómico del Proyecto LAC-Biosafety ha mostrado que la hipotética liberación de maíz amarillo duro Bt resistente a Spodoptera, en Barranca, es rentable para los productores: Beneficio Costo de (Valor más probable: 4.51) En el largo plazo, es rentable para la sociedad: Valor Actual Neto (VAN) del excedente tecnológico neto de aproximadamente 9 millones de dólares. Los productores perciben un 65% de los excedentes y los consumidores un 35%. La tasa interna de retorno asciende a %. El VAN (cambio en ganancias futuras traídas al presente) sería mayor si es que se considera que la semilla ya existe y no habría que gastar en desarrollo. Fuente: Ramón Diez, UNALM Proyecto LAC-Biosafety, Perú.

29 ES POSIBLE DESARROLLAR UN AGRO RENTABLE APLICANDO LA BIOTECNOLOGIA SIN AFECTAR NUESTRA BIODIVERSIDAD? SI Enrique N. Fernández-Northcote, Ph.D. APIA, Julio 17, 2012

30 ESTUDIO DE CASO PAPA

31 La Rancha de la Papa, Gorgojo de los Andes de la Papa, Polilla de la Papa, Nemátodos de la Papa, Virosis de la Papa, Virosis del Papayo y Virosis de la Vid y otros cultivos, como Factores Limitantes de la Seguridad Alimentaria y Competitividad en el Perú. Importancia de la Resistencia Genética vía Biotecnología Moderna. Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

32 RANCHA DE LA PAPA (Tizón tardío, Tizón, Late Blight) Phytophthora infestans La papa es un alimento básico en la alimentación de la población peruana. Es un cultivo de importancia estratégica para la seguridad alimentaria. La rancha de la Papa es la enfermedad más devastadora del cultivo de la papa en el Perú y en el mundo. Si no se realiza un control químico de la enfermedad esta puede arrasar al cultivo en custión de tres a cinco días. Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

33 Las pérdidas en producción como consecuencia de la enfermedad generalmente están en el orden del 50% de la producción potencial aún usando control químico. En el Perú cerca de un tercio de los pesticidas utilizados en el agro corresponde a los fungicidas usados para controlar esta enfermedad exponiendo su uso intensivo a efectos comprobados científicamente sobre la salud del agricultor y el medio ambiente. Al presente luego de más de 50 años de intensa investigación científica no se ha logrado desarrollar por mejoramiento convencional un buen nivel de resistencia en cultivares comerciales que permita eliminar o reducir al máximo el uso de fungicidas. Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

34 Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

36 La Rancha se está tornando dramáticamente más importante debido al cambio climático que está provocando la incidencia de la enfermedad a alturas de nuestra zona andina donde nunca se presentaba poniendo en riesgo la existencia de nuestros cultivares nativos y especies silvestres relacionadas con la papa. Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

37 Rancha en Cv. Huayro. Concepción, Junín,4224 msnm. Foto Cortesía W. Pérez, CIP. Abril 2010.

38 Rancha en Cvs. Nativos. Huariaca, Pasco msnm. Foto Cortesía W. Pérez, CIP, 2010.

39 LA PAPA ASUSTADA

40 E.N: Fernández-Northcote

44 El mejoramiento por ingeniería genética y el desarrollo de transgénicos resistentes a esta enfermedad constituyen al presente la mejor alternativa para lograr cultivares comerciales con característica agronómicas, comerciales y calidad culinaria aceptada por los consumidores y que permitan eliminar o reducir al máximo el uso de químicos. En Europa ya se han logrado transgénicos resistentes a la rancha y están entrando a la fase de evaluación en campo. Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

45 En el Perú se conocen las fuentes de genes que permitirían desarrollar transgénicos de nuestros principales cultivares comerciales. La actividad podría generar una línea de negocios o servicio a nivel internacional. Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

46 En el Perú para el control químico los agricultores usan en las 140,000 ha afectadas entre 8 a 30 aplicaciones de fungicidas resultando en un costo solo por el uso de fungicida de alrededor de un mínimo de US$ 14 millones para lograr una producción aceptable. Se estima que con un transgénico resistente a esta enfermedad estos agricultores tendrían un beneficio potencial mínimo de 182 millones de US dólares (tasa de retorno marginal de 1,300%). Sin tomar en cuenta el cada vez más elevado y escasa disponibilidad de los productos químicos a utilizarse en cultivares no transgénicos (Thiele, Navia y Fernández-Northcote, 1998). Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

47 El desarrollo de un cultivar transgénico de papa permitiría reducir al mínimo el uso de químicos para el control de la rancha e incrementar la productividad entre %, permitiendo al agricultor beneficios marginales del orden del 1300%. Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

48 UNALM IBT Proyecto LAC-Biosafety, Perú Enrique N. Fernández-Northcote Coordinador Nacional Agencia Coordinadora Nacional: Instituto de Biotecnología, UNALM

49 INTROGRESION La posibilidad de introducir en los Andes papas transgénicas producidas por biotecnología moderna, plantea la preocupación de que pueda tener un impacto negativo sobre la biodiversidad de la papa. Este impacto debe ser evaluado en función de su probabilidad de ocurrencia y daño. Nos propusimos evaluar la probabilidad de tales eventos de introgresión mirando hacia atrás. Fuente: M. Ghislain, Ma. del Rosario Herrera, Juan D. Montenegro. Proyecto LACBiosafety, Perú. Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

50 INTROGRESION Los resultados obtenidos demuestran que de ocurrir un cruce entre papas mejoradas y papas nativas, es poco probable que el híbrido resultante sea mantenido dentro del germoplasma de papas nativas de los agricultores altoandinos a pesar del largo historial de convivencia, compatibilidad reproductiva, cercanía y presencia de insectos polinizadores. Entonces, se puede asumir que, en la región andina, el flujo de genes de papas genéticamente modificadas hacia las variedades nativas sería un evento muy raro. Fuente: M. Ghislain, Ma. del Rosario Herrera, Juan D. Montenegro. Proyecto LACBiosafety, Perú. Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

51 SUPERVIVENCIA (FITNESS) Se establecieron ensayos orientados a determinar, si una papa comercial tiene la capacidad de sobrevivencia y naturalización (fitness) cuando adquiere características específicas incluyendo resistencia al tizón tardío y comparándola con híbridos con papas nativas y parientes silvestres, con los siguientes acercamientos: (i) ensayo de dinámica poblacional con una gama de genotipos en tres ambientes, (ii) ensayo de simulación del comportamiento de un transgen para evaluar si las plantas adquieren una mejor adecuación (fitness). FUENTE: Stef de Haan, Maria Scurrah, Katherin Meza, Carolina Bastos y Felipe de Mendiburo. Proyecto LAC-Biosafety, Perú. Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

52 Transect Yauyos ( ) 2,800 m, close to the coast Huancayo ( ) 3,200 m, central highland Huanuco ( ) 2,700 m, close to the Amazon Fuente: Stef de Haan, Maria Scurrah, Katherin Meza, Carolina Bastos y Felipe de Mendiburo.. Proyecto LACBiosafety, Perú. Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

53 SUPERVIVENCIA (FITNESS) Los resultados hasta el momento muestran que las papas tienen mucha plasticidad y que el ambiente más seco es el que mas sobrevivencia muestra. En el ensayo de dinámica poblacional solo pocos híbridos mostraron que su origen silvestre era ventajoso. FUENTE: Stef de Haan, Maria Scurrah, Katherin Meza, Carolina Bastos y Felipe de Mendiburo. Proyecto LAC-Biosafety, Perú. Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

54 A B A. Distribución actual y potencial de especies nativas de papa, B. Análisis de riqueza en número de papas nativas. FUENTE: Fabiola Guzmán y Henry Juárez. Proyecto LAC-Biosafety, Perú. Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

55 C C. Zonas exclusivas de producción de variedades mejoradas (en verde) donde no hay presencia de papas nativas FUENTE: Fabiola Guzmán y Henry Juárez. Proyecto LAC-Biosafety, Perú. Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

56 ANALISIS ECONOMICO EX-ANTE La hipotética liberación de semilla de papa resistente a rancha en Huasahuasi muestra rentabilidad para el semillerista, con un Beneficio - Costo a corto plazo de En el largo plazo, es rentable para la sociedad pues incrementa los excedentes de productores y consumidores en 289 millones de dólares y la inversión pública en generación de esta semilla (2 millones de dólares) tiene una Tasa Interna de Retorno (TIR) de 135%. FUENTE: Diez, Ramón; Gómez, Raquel; Navarro, Oscar; Maza, Santos; Varona, Adriano; Ponce, Manuel; Anderson, María. Proyecto LAC-Biosafety, Perú. Enrique N. Fernández-Northcote. APIA, Julio 17, 2012

57 ES POSIBLE DESARROLLAR UN AGRO RENTABLE APLICANDO LA BIOTECNOLOGIA SIN AFECTAR NUESTRA BIODIVERSIDAD? SI Enrique N. Fernández-Northcote, Ph.D. APIA, Julio 17, 2012

58 UNALM IBT MUCHAS GRACIAS