América Latina: Desarrollo de capacidad multi-país en cumplimiento del Protocolo de Cartagena en Bioseguridad (COLOMBIA, PERU, COSTA RICA, BRASIL) 1. Informe final de implementación de subproyectos NOMBRE DEL PROYECTO Generación y evaluación de un sistema de información geográfica para mapear áreas de plantas cultivadas, sus parientes silvestres y el posible flujo de genes entre ambas: el caso del arroz en Costa Rica. NOMBRE DEL INVESTIGADOR PRINCIPAL Freddy Sancho Mora NOMBRE DE LA INSTITUCIÓN QUE DESARROLLA EL PROYECTO Universidad de Costa Rica JUSTIFICACIÓN La identificación de los sitios donde se desarrollan los cultivos comerciales, así como sus parientes silvestres y la definición de una adecuada separación entre ambos es una estrategia de manejo que puede reducir el riesgo de flujo de genes y con ello preservar el recurso genético disponible en las poblaciones silvestres. DESCRIPCION DEL SUBPROYECTO Este subproyecto forma parte de un proyecto mayor de cooperación internacional entre cuatro países (Brasil, Colombia, Costa Rica y Perú), orientado a fortalecer la capacidad para la toma de decisiones en relación con la adopción de medidas que reduzcan el riesgo ambiental por flujo de genes ante el eventual empleo de cultivos genéticamente modificados (CGM). En el caso de Costa Rica, se utilizó el arroz como cultivo modelo, por lo que se hizo un mapeo de todas la áreas de siembra comercial de arroz en el país. A partir de información previa de recolecta de especies de arroz silvestre se generaron mapas de distribución potencial de estas especies (O. glumaepatula, O grandiglumis y O. latifolia) utilizando el modelo MaxEnt. Posteriormente y debido a que el arroz comercial sólo puede hibridizarse con O. glumaepatula se procedió a definir las áreas de riesgo de flujo de genes entre la especie comercial y la silvestre.
2 OBJETIVOS Objetivo general: Desarrollar un sistema de información geográfica que permita evaluar el riesgo ambiental de la introducción de cultivares genéticamente modificados de arroz. Objetivos específicos: 1. Elaborar una base de datos georeferenciada de la distribución de arroz y algodón cultivado en Costa Rica y de las especies de Oryza nativas. 2. Implementar una base de datos geográfica de los laboratorios, invernaderos, campos y áreas de procesamiento de cultivos genéticamente modificados en Costa Rica. 3. Utilizar las bases de datos geográficas para facilitar la toma de decisiones en relación con el cultivo de arroz genéticamente modificado en Costa Rica. MÉTODOS Se realizó un inventario nacional de las áreas cultivadas de arroz. Para ello se contó con la colaboración del personal de la Corporación Arrocera Nacional (CONARROZ), quienes realizaron un registro de los productores de arroz. Con esta información, se procedió a digitalizar áreas de cultivo a partir de la medición de lotes en el campo con el uso GPS y la fotointerpretación de imágenes aéreas y satelitales,. La distribución de especies de Oryza nativas se obtuvo a partir un inventario previo de arroces silvestres, realizado por Zamora et al. (2003). Con los datos empíricos de presencia se generó un modelo de distribución potencial utilizando el modelo MaxEnt (Phillips, et al, 2006). Para desarrollar el modelo se utilizaron 19 variables de precipitación y temperatura para el periodo 1950-2000 obtenidas de la base de datos bioclimáticos de Worlclim (http://www.worldclim.org). También se utilizaron los datos de elevación digital provenientes de la misión topográfica de radar (SRTM, http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/) del año 2000. A pesar de que se elaboraron los mapas de distribución potencial para O. latifolia, O. grandiglumis y O. glumaepatula, sólo esta última especie puede hibridarse con el arroz cultivado. Entonces se procedió a hacer una reclasificación de la distribución potencial de O. glumaepatula tal y como aparece en la Tabla 1 y se procedió a definir niveles de riesgo de acuerdo a la presencia del arroz silvestre y cultivado. Tabla 1. Matriz de riesgo de flujo genético entre arroz cultivado y arroz silvestre Presencia de arroz cultivado Distribución potencial de Oryza glumaepatula 0-50 50-65 65-75 >75 SI NULO LEVE MODERADO ALTO NO NULO NULO NULO NULO
3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN Como se muestra en el mapa de la Fig. 1 el 70 % del arroz en Costa Rica se encuentra localizado principalmente en las planicies costeras de la costa Pacífica y tan sólo un 11% proviene de la región Atlántica. El resto del arroz (17 %) proviene de la zona Norte, la cual ha venido incrementando sus áreas de siembra. De la aplicación del modelo Maxent se obtuvo el mapa de distribución potencial de O. glumaepatula (Fig. 2), el cual nos indica la posible presencia de la especie silvestre en la zona norte principalmente en la zona de Los Chiles. También se muestra alguna probabilidad de ocurrencia hacia el sur, pero verificaciones posteriores de campo descartaron la presencia de la especie silvestre en esta zona. Al hacer una reclasificación de la distribución potencial de acuerdo con la Tabla 1, se obtuvo que la probabilidad de más de 75% de ocurrencia de la especie silvestre sólo se presenta en una zona de 300 hectáreas dentro del Humedal de Medio Queso. Fig.1 Mapa de áreas de cultivo de arroz en Costa Rica Fig. 2. Distribución potencial de Oryza glumaepatula Fig. 3. Áreas de riesgo de flujo de genes para Oryza glumaepatula en el norte de Costa Rica.
4 Con el fin de reducir el riesgo de intercambio genético por el traslado por el agua de semillas de arroz cultivado al humedal se aumentó la zona de riesgo a una distancia de 200 metros alrededor del humedal de Medio Queso y de todos los ríos que lo alimentan (Fig.3). CONCLUSIONES El uso de SIG y los modelos de distribución de especies son de utilidad para marcar áreas de riesgo potencial de flujo de genes entre especies cultivadas y sus parientes silvestres. El esquema utilizado con el cultivo de arroz se puede utilizar con otros cultivos. En el caso de Costa Rica solo la Zona Norte presenta riesgo moderado y alto de flujo de genes entre el arroz cultivado y sus parientes silvestres, particularmente en los alrededores del humedal de Medio Queso BIBLIOGRAFÍA LENTINI, Z. y ESPINOZA A. 2005. Coexistence of weedy rice and rice in tropical America: gene flow and genetic diversity. En J. Gressel, ed. Crop ferality and volunteerism. CRC Press. Taylor and Francis Group. pp. 305-322. PHILLIPS, S.; ANDERSON, R. y SCHAPIRE, R. 2006. Maximum entropy modeling of species geographic distributions. Ecological Modelling, Vol 190/3-4 pp 231-259. VALVERDE, B. 2005. Flujo de genes de cultivos resistentes a herbicidas a malezas emparentadas: Experiencias con el arroz (Oryza spp.) In. Seminario Taller Iberoamericano, Resistencia a herbicidas y cultivos transgénicos. Uruguay. ZAMORA, A.; BARBOZA, C.; LOBO, J. y ESPINOZA, A.M. 2003. Diversity of native rice (Oryza Poaceace:) species of Costa Rica. Genetic Resources and Crop Evolution 50: 855-870.
5 Área Temática: Investigador Principal: Freddy Sancho Mora Institución: Universidad de Costa Rica 2. Cuadro resumen avance de actividades subproyecto Título Subproyecto: Fecha de inicio Fecha de finalización Indicadores de resultados por actividad Programada Efectiva Programada Efectiva Comprometidos Obtenidos a la fecha Objetivo 1. Elaborar una base de datos georeferenciada de la distribución de arroz y algodón cultivado en Costa Rica y de las especies de Oriza nativas. Capacitación Se han capacitado a los Funcionarios capacitados en el uso funcionarios 08/03/2010 08/08/2011 22/03/2010 30/04/2012 funcionarios de cuatro de las de GPS para el mapeo de arroz. CONARROZ cinco oficinas regionales. Levantamiento de Se completó el registro de 1340 28/03/2010 01/06/2011 30/09/2010 01/03/2012 Registro de productores de arroz. censo arrocero productores. 01/08/2010 01/08/2011 01/02/2011 01/03/2012 Mapa digital del cultivo de arroz. Se cumplió el objetivo. áreas arroceras Revisión registros MAG 1/11/2010 1/11/2011 20/11/2010 20/11/2011 Disponibilidad de datos. Datos disponibles en el Servicio Fitosanitario del Estado. A pesar de que se obtuvo la información de ubicación no se fincas algodón 1/12/2010 1/12/2011 1/01/2011 - Base de datos geográfica. pudo completar el mapeo por GM falta de autorización. inventarios previos 29/11/2010 01/09/2011 10/12/2010 15/09/2011 Datos digitalizados. Datos digitalizados. Revisión de Maxent 13/12/2010 15/08/2011 14/01/2011 01/09/2011 Aplicación de Maxent. Maxent aplicado. Aplicación de Maxent y Se completaron los mapas de Mapa de ocurrencia de especies generación de 17/01/2011 15/09/2011 18/02/2011 30/10/2011 distribución para las tres silvestres. rangos de especies de Oryza en el páis. ocurrencia Objetivo 2. Implementar una base de datos geográfica de los laboratorios, invernaderos, campos y áreas de procesamiento de cultivos
6 genéticamente modificados en Costa Rica. Revisión de bases de datos MAG 21/02/2011 21/02/2012 22/03/2011 22/03/2012 Datos disponible. Datos disponibles solo para SFE No se obtuvo la autorización de mapear las fincas ni hacer 23/03/2011 01/02/2012 22/04/2011 - Datos disponibles. pública su ubicación, pero el información SFE está recolectando esa información. Objetivo 3. Utilizar las bases de datos geográficas para facilitar la toma de decisiones en relación con el cultivo de arroz genéticamente modificado en Costa Rica. Recopilación de información flujo de genes Sobreposición de capas 25/04/2011 1/02/2011 25/05/2011 28/02/2012 26/05/2011 1/03/2012 24/06/2011 30/03/2012 Información flujo de genes en arroz. Desarrollo del mapa de riego de flujo genes. Se obtuvo información de flujo de genes entre O.sativa y sus parientes silvestres que permitió establecer un procedimiento para valorar el riesgo. Mapa de riesgo. Observaciones La mayoría de las fechas tuvieron que cambiarse debido a retrasos en el inicio de proyectos por asuntos de índole administrativa