biotecnología, es hora de comprender más y temer menos

Biotecnología,Es hora de comprender

más y temer menos

ArgenBio

2021

Capítulo 4: Cultivos transgénicos

2

Uno

Dos

Cuatro

Capítulo 4:

Los cultivos

transgénicos en

el contexto del

mejoramiento

vegetal

Transformación

genética de

plantas

Situación actual

y desarrollos de

cultivos

transgénicos

Tres

Regulación de

cultivos

transgénicos

Video 1 Video 2

3

1. Biotecnología vegetal

4

4x106 2x106 1.2x106 105 104

VegetarianoOmnívoro Cazador

Fuego AgriculturaGanadería

Carroñero

5

Centros de origen de los cultivos

6

7

8

9

https://www.wur.nl/en/news-wur/Show/The-DNA-of-lettuce-unravelled-in-6000-years-from-weed-to-beloved-vegetable.htm

Nature Genetics (2021)

10

Brócoli

Colirrábano

Repollito de Bruselas

Coliflor

Repollo Col Berza

Collard Greens

Brassica oleraceae

selección

artificial

11

Maíz

12

A B

F1

Mejoramiento por

cruzamiento y selección

13

Lycopersicon esculentum Lycopersicon peruvianum

X

Nuevo cultivar de tomate

14

Instituto de mejoramiento por

radiación Ibaraki-ken, Japón

Radiación gamma

Mejoramiento por

mutagénesis

15

Mejoramiento por mutagénesis

Lino: etilmetanosulfonato (EMS)Pomelo Rosado: rayos X

Crisantemo:rayos gamma

Otros cultivos mejorados por mutagénesis: lechuga, olivo, papa, tomate, espinaca, poroto, pepino, berenjena, naranja, pera, manzana, damasco, banana, limón, alfalfa, soja, girasol, arroz, cebada, algodón, trigo

17

Manipulación genética “moderna”

(desde siglo XIX)

Leyes de la herencia

Mutagénesis

Transgénesis

Edición génica

Manipulación genética “antigua” – empírica

(desde los comienzos de la agricultura)

18

2. Transformación genética de plantas

1919

¿Qué es un cultivo transgénico?

Tiene uno o más genes de otro organismo que le otorgan una característica determinada

Organismo de origen

con característica deseada

Cultivo receptor

que se quiere mejorar

Cultivo transgénico (GM)

20

Mejoramiento por ingeniería genética

• Mejora de características agronómicas: Resistencia a enfermedades y plagas, tolerancia a herbicidas, tolerancia a heladas, sequía, salinidad, etc., modificación de rasgos morfológicos, mayor rendimiento.

• Mejores alimentos: Eliminación o disminución de factores anti-nutritivos, toxinas o alérgenos, introducción o aumento de factores promotores de la salud, modificación de la proporción de nutrientes, maduración retardada.

• Plantas como fábricas de moléculas: Obtención de fármacos, vacunas, biopolímeros, biocombustibles, etc.

21

Cultivo in vitro de plantas

22

Transformación con

Agrobacterium tumefaciens

Agrobacteriumtumefaciens

Ingreso de la bacteria a las células vegetales

Agalla de la corona (tejido transgénico)

Plásmido Ti

ADN-T

23

Transformación por biobalística

24

ADN recombinante/nuevo gen

Introgresión

26

3. Regulación de cultivos transgénicos

27

• Origen del gen• Caracterización molecular de la

construcción • Función, modo de acción• Toxicidad y alergenicidad• Familiaridad – historia de uso

seguro

• Niveles, patrones y estabilidad de la expresión

• Caracterización molecular de la inserción

• Características morfológicas, fisiológicas y agronómicas

• Impacto ambiental (organismos no blanco, flujo génico, etc.)

• Composición

• Aptitud alimentaria

Evaluación de riesgo:

¿qué se analiza?

Gen - construcción genética -productos de expresión

OGM (planta y productos)

28

Evaluación de riesgo: el enfoque comparativo

Parámetros agronómicos

(morfología, reproducción,

desempeño), composición,

aptitud nutricional…

No GM

(con historia de uso seguro)

GM

(nuevo)

Tan seguro como… (y no menos nutritivo)

que el convencional

29

Proceso regulatorio para cultivos GM en Argentina

Los sistemas y procesos regulatorios varían de país en país, pero aplican criterios similares y consensuados internacionalmente (OECD, FAO, OMS, CODEX, ILSI)

Secretaría de alimentos y bioeconomía

Aprobación Comercial (consumo, siembra y comercialización)

30

4. Situación actual y desarrollos de cultivos transgénicos

Fuente: ISAAA, 2019

Cultivos transgénicos en 2019

17 millones de agricultores de 29 países sembraron cultivos GM en 190,4 millones de hectáreas

Cultivos transgénicos en el mundo

ISAAA, 2019

Cultivos transgénicos en el mundo

R. INSECTOST. HERBICIDAS

T HERBICIDAR INSECTOS

R. VIRUS

CALIDADT. SEQUIA

ISAAA, 2019

34

Los cultivos GM en Argentina, hoy

Para conocer más de cultivos transgénicos en Argentina visitar: http://argenbio.org/cultivos-transgenicos

Resistencia a insectos

Tolerancia a herbicida

X

También se sembró alfalfa transgénica con menor contenido de lignina y TH en una superficie pequeña

36

Resistencia a insectos: toxina

Bt de Bacillus thuringiensis

Beneficios: mayores rendimientos,

flexibilidad, menor uso de

insecticidas, mejor calidad de grano,

niveles menores de micotoxinas

Soja Bt I Soja no Bt Algodón no Bt Maíz no Bt

Maíz Bt

Maíz no Bt

37

Tolerancia a herbicida (glifosato): enzima de

Agrobacterium tumefaciens

Beneficios: mejor control de malezas,

sustitución de herbicidas, simplificación

del manejo y beneficios asociados a la

Siembra Directa

38

Presente en plantas y microorganismos, ausente en animales y humanos

39

Glifosato: toxicidad y efectos sobre la salud

Usado desde hace más de 30 años, con cientos de estudios toxicológicos, eco-

toxicológicos, reproductivos, teratológicos, etc.

Según la reunión de expertos FAO/OMS* + los estudios regulatorios:

• posee baja toxicidad aguda

• no provoca daños ni cambios en el material genético

• no es cancerígeno

• no afecta el desarrollo embrionario ni provoca malformaciones

• no afecta el sistema nervioso

• no tiene efectos sobre la reproducción ni sobre los sistemas endócrinos

Categoría de Menor Riesgo Toxicológico (Clase IV)

No daña a los insectos, mamíferos, aves o peces

Si llega a las fuentes de agua, las concentraciones no alcanzan niveles de riesgo

toxicológico para el hombre o para los organismos acuáticos

Los niveles de residuos en cultivos GM están por debajo de los límites de detección

o LMR.2004 - Report of the Joint Meeting of the FAO Panel of Experts on Pesticide

Residues in Food and the Environment and WHO Core Assessment Group

40

Color: categoría toxicológica

Precauciones Descripción Instrucciones de uso

Ejemplo de etiqueta

43

Algunos cultivos Bt en desarrollo

Papa Bt

Crisantemo Bt

Arroz Bt

Brócoli Bt

44

Berenjena Bt

Mahyco Co. (India) - gen cry1Ac

2001-2007: los ensayos a campo demostraron

que resiste a la plaga y requiere 77% menos

insecticida

Bt

No Bt

Bt

No Bt

45

Poroto GM resistente al mosaico doradoEmbrapa - Brasil

Mosca blanca

Virus del mosaico dorado

46

Papa resistente al virus PVY

(Tecnoplant/CONICET)

Proteína de la cápside, tiene aprobación regulatoria

Desarrollos Argentinos

Caña de azúcar tolerante a glifosato(EEOC y Chacra Experimental)

47

Soja y trigo con tolerancia a sequía

(Indear, Argentina)

Con aprobación regulatoria Con aprobación regulatoria

Desarrollos Argentinos

48

Mejoras en la calidad: manzana Arctic®

o Menos pardeamiento

y magulladuras o

manchas oscuras

(menos descarte)

Silenciamiento del gen de la enzima polifenol oxidasa por RNA de interferencia - RNAi

Aprobadas en EEUU y Canadá y ya disponibles en EEUU

https://www.youtube.com/watch?v=SVv8G4GUGoA&feature=emb_title

49

Mejoras en la calidad: papa Innate

Innate Convencional

10 horas después de cortadas

o Menos pardeamiento y

magulladuras o manchas

oscuras (menos descarte)

o Menos asparragina (menos

acrilamida durante la

cocción a altas

temperaturas)

Aprobada en EEUU y Canadá y ya disponibles en EEUU

Silenciamiento del gen de la enzima polifenoloxidasa por RNA de interferencia - RNAi

51

Flores

Retardo de la senescenciaLas dos flores tienen ocho días de

post-cosecha

Control genético del número de

órganos florales en Petunia

Modificación del colorRosas y claveles azules

Modificación de la arquitectura

floral

52

Eliminación o disminución de

factores anti-nutritivos, toxinas o

alérgenos

o Alérgenos en maní y en soja

o Gliadinas en trigo (enfermedad celíaca)

o Café con menos cafeína

o Glucósidos cianogénicos en mandioca

53

Modificación de la

proporción de nutrientes

o Soja con más aceite

o Aceites con más ácido oleico

o Aceites con omega-3

o Papa y batata con más

proteínas

o Papa con más almidón

o Maíz con más lisina o metionina

54

Arroz Dorado

Salvaje Arroz dorado 1 Arroz Dorado 2

http://www.goldenrice.org

• El arroz dorado es seguro para el consumo

• El beta-caroteno, precursor de la vitamina A, está biodisponible en el grano

• Una taza de arroz dorado cubre la mitad de las necesidades diarias

Filipinas 2013: ensayos de

desempeño y para compilar datos

regulatorios necesarios para

aprobación comercial

55

Agosto 2013, ensayo de arroz dorado destruido por “activistas” en el Instituto Internacional de Investigación en Arroz, Filipinas

Arroz Dorado

18 de diciembre, 2019, Filipinas -Después de una rigurosa evaluación de bioseguridad, el Arroz Dorado "ha sido encontrado tan seguro como el arroz convencional"

56

Berenjena Bt

India “celebra” la moratoria para la berenjena Bt

Desde 2014 en Bangladeshcultivan berenjena Bt

Año Superficie (ha) Productores

2014 12 120

2015 25 250

2016 700 2.500

2017 2.400 27.000

57

¡Ciencia y tecnología no es lo mismo!

Descubrimiento

Purificación

Pruebas en ratones

Condiciones de cultivo y nuevas cepas -escalado a planta piloto

Participación de las empresas farmacéuticas - escalado a planta comercial

Ensayos clínicos

Primera planta comercial

American Chemical Society International Historic Chemical Landmarks. Discovery and Development of Penicilina

1928

1944

(historia de la penicilina)

58

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