biotecnologia universidad pedro rocha

Biotecnologa y Bioseguridad: Elementos para la Innovacin

Agropecuaria

Pedro J. Rocha S., Ph.D. Coordinador

rea de Biotecnologa y Bioseguridad

Semana de la Biotecnologa en Uruguay Montevideo, 29 de octubre de 2013

1

Introduccin

Biotecnologa Posicin oficial IICA

Tcnicas de la Biotecnologa Para elaboracin de bioinsumos

Secuenciacin de ADN

Marcadores moleculares

Cultivo de tejidos

Transgnesis

Bioseguridad

Consideraciones finales

Contenido

2

Introduccin



Secuenciacin de ADN


Cultivo de tejidos

Transgnesis

Bioseguridad


Contenido

3

4

> 7.189000.000 9:00 a.m., 29 de octubre de 2013

Fuente: http://www.worldometers.info

http://www.wired.com/wiredscience/2012/10/how-intracellular-crowding-changes-everything/

La poblacin humana se incrementa

Necesidades (Demandas) de la Humanidad:

Crecientes en Calidad y Cantidad

http://www.flickr.com/groups/caracasfree/discuss/72157603380822992/

http://www.storyspanish.com/?p=689

https://nccnews.expressions.syr.edu/?p=36010

http://www.sciencedaily.com/releases/2009/10/091001081223.htm

http://www.ahorroenenergia.com/consejos-para-ahorrar-gasolina-ii/

http://livingviajes.com/costa-rica-un-paraiso-de-sensaciones/

http://es.paperblog.com/secretos-para-la-eterna-juventud-530620/

http://es.paperblog.com/buscando-el-elixir-de-la-eterna-juventud-525816/

Menzel, P. Hungry planet (2007) Menzel, P. Hungry planet (2007) Siabatto, O. (2009)

http://es.123rf.com/photo_5132723_estatuas-de-los-hombres-desempleados-de-pie-en-una-l-nea-de-desempleo-durante-la-gran-depresi-n-en-e.html

http://www.tuverde.com

http://www.chinadaily.com.cn/olympics/2008-08/22/content_6962746.htm

5

Presin urbana por tierras productivas

Tomado de : http://climate.nasa.gov/state_of_flux#El_Chaco_930x504.jpg

Ao Ha/persona

1950 0,52

2010 0,20

2050 0,15

Cambio Climtico Global

http://www.elcolombiano.com

http://www.indaga.net/noticiascomunitat/images/incendios-forestales-comunitat.jpg

http://www. robertocarballo.com

Ciencia, Tecnologa, Innovacin & Desarrollo

Naturaleza Recursos tangibles

Necesidades

Recurso Intangible

(Conocimiento)

Investigacin Bsica

Ciencia

Conocimiento tradicional

Tecnologa

Industrias y Mercados

Innovacin

Desarrollo Impactos

Econmico Social

Ambiental

Investigacin Aplicada

Rocha, 2009

Campesino / Productor

Pro

du

cci

n

Po

lticas P

blicas

Finanzas

Preocupacin del productor

Posiblemente para que el productor tome accin

Posiblemente para que el gobierno tome accin

Prcticas agrcolas y

mejoramiento

Fuente: Financiere Agricole du Quebec- Developpement international (2009)

Investigacin y asesoramiento

agronmico

Bioseguridad

Conservacin y uso de recursos genticos

Campesino / Productor

Pro

du

cci

n

Po

lticas P

blicas

Finanzas

Preocupacin del productor

Posiblemente para que el productor tome accin

Posiblemente para que el gobierno tome accin

Disponibilidad y habilidades

Acceso a mercados

Fluctuaciones/ Productos, Insumos

Normatividad

Programas de soporte

Conversaciones internacionales

Cabildeo

Ayuda reglamentaria

Concertacin/ Comunicacin

Condicionalidad de medidas ambientales

Apoyo a organizaciones de productores

Causas naturales Prdidas relacionadas

Disponibilidad y costo del

capital

Flujo de caja

Activos

Independencia financiera

Cumplimiento de leyes y normas del

mercado

Calificaciones

Necesidades de capacitacin

Promocin de servicios de consultora

Manejo de recurso humano

Re-formacin Profesional

Formacin conducente a titulacin

Aseguramiento general Ahorros

Sistema de Informacin Financiera

Uso razonable del crdito

Ingresos externos

Incentivos al ahorro

Seguro de cosecha

Prcticas agrcolas y

mejoramiento

Diversificacin de produccin

Almacenamiento

Produccin por contrato

Cobertura

Herramientas administrativas

Comercializacin

Seguro al ingreso

Infraestructura

Adaptado de: Financiere Agricole du Quebec- Developpement international (2009)

Programas de asistencia a catstrofes

Cubrimiento ex ante

Investigacin y asesoramiento

agronmico

Soporte para empaque,

transporte y almacenamiento

Apoyo a la renta

Apoyo a las juntas de

comercializacin

Incremento en la disponibilidad de

crdito

Vinculo Seguros/Finanzas

Capacitacin e informacin en administracin

Seguridad

Seguridad

Soberana sobre recursos genticos

Conservacin y uso de recursos genticos

10

Bioseguridad

Ciencia, Tecnologa, Innovacin, Desarrollo & Institucionalidad

Naturaleza Recursos tangibles

Necesidades

Recurso Intangible

(Conocimiento)

Investigacin Bsica

Ciencia

Conocimiento tradicional

Tecnologa

Industrias y Mercados

Innovacin

Desarrollo Impactos

Econmico Social

Ambiental

Investigacin Aplicada

Rocha, 2009

Institucionalidad

11

Institucionalidad del Sector Agrcola en ALC

Mejorar el desempeo de la agricultura

Codex, PCB (COP), UPOV, TIRF, IPCC, etc.

Instituciones

Polticas e Instrumentos

CAS, CAC, Fontagro, Foragro,

Redes

Internacional Regional Nacional

Ministerios, Programas Nacionales Sectoriales,

Universidades, INIAs, Redes, Plataformas, Gremios,

Asociaciones

Sistema UN (FAO), GFAR, GCAR, CGIAR,

Embajadas (Agregados agrcolas)

Hemisfrico

CIAO

12

- Convencional - Transgnica - Orgnica - Agroecolgica - Indgena

IICA, OEA, BID,

CEPAL, OPS

> Sustentabilidad > Eficiencia

> Rentabilidad - Enfrentando CCG

- Uso de la biodiversidad - Seguridad alimentaria

Introduccin



Secuenciacin de ADN


Cultivo de tejidos

Transgnesis

Bioseguridad


Contenido

13

Biotecnologa

Toda aplicacin tecnolgica que utilice sistemas biolgicos y organismos vivos o sus derivados para la creacin o modificacin de productos o procesos para usos especficos (CDB, 1992).

14

Estos son procesos biotecnolgicos

Uso de hongos y bacterias en la produccin de quesos

Mejoramiento gentico de especies vegetales por medio de seleccin y cruzamiento (agricultura)

Uso de levaduras en la produccin de pan

Uso de predadores naturales en el control de plagas

Uso de plantas con propiedades medicinales

Uso de abejas para recolectar miel (apicultura)

15

Uso de microorganismos para degradar materia orgnica

(compost)

Uso de bacterias para fermentacin lctica (yogurt)

Uso de levaduras para fermentacin alcohlica (cerveza o vino)

.y estos tambin!

Tecnologas de ADN Nanobiotecnologa

Bioreactores (Uso de celulas individuales a modo de fbricas

de compuestos)

16

Cultivo de tejidos vegetales en investigacin o produccin masiva

de plantas

Cultivo de tejidos animales en aplicacin mdica e investigacin

Reproduccin asistida

Produccin de vacunas y otros tipos de medicamentos

Cultivos de piel

17

Introduccin



Secuenciacin de ADN


Cultivo de tejidos

Transgnesis

Bioseguridad


Contenido

18

Otras disciplinas:

Biotecnologa: mucho ms que transgnesis

IICA no est a favor o en contra de una tecnologa particular

Bioseguridad: Expresin de la soberana de los pases frente a la biotecnologa (transgnica)

Biotecnologa: complemento y fundamento de las diversas formas de agricultura

Cultivo in vitro

Hibridacin

Fermentacin

micas: Genmica, Protemica, Metabolmica


Radio-actividad

Transgnesis

Bio-reactor

Bio-informtica

Conocimiento cientficamente validado y tecnologas disponibles

Ciencias biolgicas: Biologa celular

y molecular

Ingenieras Derecho Economa

Gentica Bioqumica Fisiologa vegetal

Microbiologa

Estadstica Informtica

Sistemas productivos sostenibles (social, econmico, ambiental)

Agricultor decide Polticas Implementadas Decisin poltica

Comunicacin

Aceptacin No

Aceptacin

Tecnologas limpias

Tecnologa transgnica

Tecnologa nuclear

Tecnologas convencionales

Base cientfica y tcnica

Innovacin tecnolgica

Postulados IICA

Resultados

Propsito

Modificado de: Rocha, 2011. ComunIICA 8(Enero-Julio):23-31

convencional orgnica

limpia

Basada en conocimiento tradicional

transgnica

Ecologa

19

Apoyo a la institucionalidad: Polticas e Instituciones

Construccin de capacidades

Actividades Comunicacin de la

biotecnologa

Cultivo in vitro

Clonacin / Micro-

propagacin

Crioconservacin

Generacin de haploides

Induccin de variacin somaclonal

Radioistopos y Radiacin

Induccin de mutaciones

Marcadores Moleculares

Hibridacin -Fitomejoramiento-

Bioreactores

Regeneracin

Transgnesis

Fermentacin

Limpieza biolgica

Tipo I: isoenzimas, RFLP, Tipo II: Basados en PCR (RAPD,

AFLP, SSR)

Tipo III. Basados en secuenciacin (SNP, SSCP)

micas Genmica

Protemica

Transcriptmica

Metabolmica

Control biolgico

Biofertilizacin (compost)

Biocombustibles

Bioinformtica

Biocontrol (productos naturales)

Tcnica de insecto Estril

Biotecnologa agrcola

Rocha, 2011. ComunIICA 8(Enero-Julio):23-31 20

21

Cultivo in vitro

Reproduccin asistida

Mejoramiento gentico

Marcadores Moleculares

Transgnesis

micas

Bioinformtica

Clonacin

Fertilizacin in vitro

Tipo I: isoenzimas, RFLP, Tipo II: Basados en PCR (RAPD,

AFLP, SSR)

Tipo III. Basados en secuenciacin (SNP, SSCP)

Genmica

Protemica

Transcriptmica

Diagnstico de enfermedades

Inmunodiagnstico

Vacunas

Metabolmica

Inseminacin artificial

Transferencia de embriones

Biotecnologa animal

Otras disciplinas:

Biotecnologa: mucho ms que transgnesis

IICA no est a favor o en contra de una tecnologa particular

Bioseguridad: Expresin de la soberana de los pases frente a la biotecnologa (transgnica)

Biotecnologa: complemento y fundamento de las diversas formas de agricultura

Cultivo in vitro

Hibridacin

Fermentacin

micas: Genmica, Protemica, Metabolmica


Radio-actividad

Transgnesis

Bio-reactor

Bio-informtica

Conocimiento cientficamente validado y tecnologas disponibles

Ciencias biolgicas: Biologa celular

y molecular

Ingenieras Derecho Economa

Gentica Bioqumica Fisiologa vegetal

Microbiologa

Estadstica Informtica

Sistemas productivos sostenibles (social, econmico, ambiental)

Agricultor decide Polticas Implementadas Decisin poltica

Comunicacin

Aceptacin No

Aceptacin

Tecnologas limpias

Tecnologa transgnica

Tecnologa nuclear

Tecnologas convencionales

Base cientfica y tcnica

Innovacin tecnolgica

Postulados IICA

Resultados

Propsito

Modificado de: Rocha, 2011. ComunIICA 8(Enero-Julio):23-31

convencional orgnica

limpia

Basada en conocimiento tradicional

transgnica

Ecologa

22

Apoyo a la institucionalidad: Polticas e Instituciones

Construccin de capacidades

Actividades Comunicacin de la

biotecnologa

Realizacin de cursos sobre presencia de bajos niveles (LLP) [15 pases, ARG 03 y 10 - 2012].

Capacitacin en biotecnologa y bioseguridad a funcionarios gubernamentales (ECU, 07-2012).

Apoyo para inicio y seguimiento de la I Maestra en Biotecnologa (UNA-PAR, 03- 2012).

Curso-Taller en anlisis de riesgo dirigida a reguladores COMBIO (MAG-IICA-FAO, PAR, 2013-03).

Ejercicios de actualizacin y vigilancia tecnolgica (Foro virtual sobre nanobiotecnologa, 10-2012).

Construccin de Capacidades (2012-2013)

Ecuador

Paraguay

23 IICA, Costa Rica

Paraguay

Curso en anlisis de riesgo a reguladores CTNBio (18 pases, 42 reguladores, Costa Rica y Panam, 2013-02)

Foto: IICA Sede Central

Foto: Cecilia Gonzlez Foto: Cecilia Gonzlez

24

Implementacin de polticas

IICA acta por invitacin formal de las autoridades nacionales de los pases.

Apoyo a la ejecucin de proyectos UNEP-GEF (Costa Rica, Ecuador, El Salvador, Caribe?).

Diseo de la Estrategia de educacin y comunicacin de la biotecnologa para Costa Rica.

Apoyo al Fortalecimiento de la Institucionalidad de los Pases

25

Costa Rica

Ecuador

Programa de Becas Conacyt-IICA

http://iica.int/Esp/becasconacytiica/Paginas/default.aspx

26

Apoyo a la Generacin e Implementacin de Polticas

27

Conferencias magistrales, seminarios, foros y entrevistas.

Apoyo a proyectos LAC-Biosafety, UNEP-GEF CRC-ECU-ESV-GUA.

Colombia, Costa Rica, Ecuador, El Salvador, Nicaragua, Panam, Paraguay, Venezuela.

Publicacin de materiales.

Comunicacin de la Biotecnologa

28 http://www.iica.int/Esp/Programas/Innovacion/Publicaciones_TeI/b

2992e.pdf Conveme, Venezuela

Costa Rica

LAC-Biosafety, Colombia

Paraguay

Introduccin



Secuenciacin de ADN


Cultivo de tejidos

Transgnesis

Bioseguridad


Contenido

29

Bioinsumos Agrcolas

30

Componentes o productos biolgicos

que pueden ser empleados con

distintos propsitos en las actividades

agrcolas

Insumos Naturales para la Agricultura

31

Nat

ura

l

Bio

lg

ico

(B

io)

Botnico (Fito) Bio (fito-, fico-, mico-) remediacin

Bio-fertilizantes y abonos orgnicos bioles, FBN, SBP, SBK, Compostaje, Vermicultura, Bio-Estimulantes, Fito-reguladores, Bio-

herbicida, Control biolgico: Feromonas,

Bio-insecticidas, Bio-repelentes, Bio-insecticidas, Bio-fungicidas,

Bio-nematicidas, Bio-bactericidas

Bio-viricidas

Micro-biolgico (Fico, Mico)

Animal

Mineral

Fertilizantes

(macro y micronutrientes ) Enmiendas

Aplicacin de macro y micronutrientes (minerales)

Tomado de: Rocha (2013)

Me

zcla

s

Me

zcla

s

Bio-insumos Bio-productos

Desarrollo de mercado de bioinsumos agrcolas en ALC

Recurso biolgico

Escalamiento

Producto intermedio

Registro de producto

Certificacin de procesos

Institucionalidad

Aplicacin agrcola

S

Otras aplicaciones

No

C

om

erc

ializ

aci

n

Pro

toco

los,

Est

nd

ares

, No

rmas

, Pru

ebas

, C

alid

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Traz

abili

dad

, In

ocu

idad

, Efi

caci

a,

Esta

bili

dad

, Bio

segu

rid

ad)

Polticas de Fomento

Mercados BIO-Productos

Autorizacin para acceso

Convencionales

Orgnicos

Transgnicos

Locales, Nacionales,

Internacionales

De

sarr

ollo

B

iote

cno

lgi

co

(In

vest

igac

in

, val

idac

in

)

Extraccin

Conservacin

Desaparicin

Evaluacin

32

Tendencia creciente a llevar al mercado bioproductos. Primer biofungicida (Fungifree AB) para evitar la antracnosis en

mango y mejorar la productividad. Desarrollado por en Instituto de Biotecnologa de la Universidad Nacional

Autnoma de Mxico (UNAM e investigadores del Centro de Investigacin en Alimentacin y Desarrollo, Unidad Culiacn).

Doce aos de investigacin.

A comercializarse en 2013 (Agro&Biotecnia). Mango, aguacate, papaya

Brasil, Ecuador y EE.UU.

http://www.portalfruticola.com/2013/02/08/nace-el-primer-biofungicida-quemejorara-la-productividad-del-mango-mexicano/?pais=argentina

Ejemplo de produccin de bioinsumos

33

Fuente: Inforganica 2013-05

Produccin de algas como actividad econmicamente viable y ambientalmente amigable.

Fundamento:

Las algas son mantenidas en sitios abiertos y pueden ser recolectadas en perodos de 15 das.

Beneficios:

Tecnologa de bajo costo

Uso de biodiversidad nativa

De utilidad para la pequea agricultura

Remediacin/Limpieza de agua

Generacin de biomasa Biofertilizante

Bioenerga (etanol)

Ejemplos de produccin de bioinsumos: Cosecha de algas

34 Contacto: Randy Vines, Tauri Group.

[email protected]

Introduccin



Secuenciacin de ADN


Cultivo de tejidos

Transgnesis

Bioseguridad


Contenido

35

Secuenciacin de ADN

100- 250 pb (15 das)

5.000- 10.000 pb (2 das)

(5.000.000- 10.000.000 pb)x4 (2 horas)

http://www.nanoporetech.com/technology/minion-a-miniaturised-sensing-instrument

36 http://radbox.me/watch/video/452779

Biotecnologa y tica: Secuenciacin de Genomas

37 Fuente: http://www.genome.gov/sequencingcosts/

Obsolescencia tcnica Disponibilidad de datos

> 28 700 genomas secuenciados

Otras micas

38

Bioinformtica

39

www.wadsworth.org

https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcS5G6iywuoSMQNukx21Emw-B-iDgNbEUGUio5ABc_2owvUZi9MQ

Avances en Genmica

40

Al 12 de septiembre de 2013

Nmero

Total de genomas 28 767

Genomas secuenciados 6 887

Archea 227

Bacterias 6 349

Eucariotes 311

Proyectos en curso 21 824

Metagenomas 396

Fuente: http://www.genomesonline.org http://www.phytozome.net

Total Genoma Transcrip

toma Re-

secuencia No

cultivados

Archea 649 609 25 14 176

Bacterias 23 910 23 621 35 252 1 107

Eucariotes 5 818 4 040 970 660 6

Secuenciacin

41

Genoma de vaca Hereford secuenciado en 2009.

Vincul al consorcio del Bovine Genome Sequencing and Analysis Consortium (300 cientficos, 25 pases, 6 aos).

Detalles tcnicos:

Tamao: 3 Gpb, 22.000 genes (14.000 comunes a todos los mamferos).

80% de genes se comparten con genes humanos .

Hay 1.000 genes compartidos con perros y roedores que no se encuentran en humanos.

Importancia:

Abre nuevas perspectivas de mejorar el mejoramiento selectivo

Identificar genes que codifican productos clave: leche, carne, cuero.

Generacin de nuevos consorcios (vg. EuroGenomics).

Elsik, CG. et al. (Bovine Genome Sequencing and Analysis Consortium). 2009. The genome sequence of taurine cattle: a window to ruminant biology and evolution. Science 324 (5926): 522528.

Bioinformtica

42

Genmica y consorcios de investigacin

43

425 autores 109 instituciones

Introduccin



Secuenciacin de ADN


Cultivo de tejidos

Transgnesis

Bioseguridad


Contenido

44

Usos de MM: Empleados en todas las especies vegetales que

sustentan la alimentacin humana. Empleados en mejoramiento gentico: Seleccin

asistida y mapeo de genes Mecanismo de accin de gen DIO3 (aumenta tamao de la

camada de lechones y fertilidad de la cerda) Coster et al. (2012) The Imprinted Gene DIO3 Is a Candidate Gene for Litter Size in Pigs. PLoS ONE 7(2): e31825.

Caracterizacin de biodiversidad 21% de las 8.000 razas ganaderas estn en peligro de

extincin. Plan de accin mundial de recursos zoogenticos (FAO).

Determinacin de relaciones de parentesco Diagnstico de enfermedades El valor aadido estar en el diagnstico y no en el

frmaco Steven Burril (BIOCAT, 2001). Virus de Schmallemberg (caracterizado en Nov. 2011, Alemania) MM para el Sndrome Reproductivo y Respiratorio Porcino (PRRS).

MM y cambio climtico Identificacin de mm asociados con mejor digestin de

pastos en rumiantes.

Estadstica

Avances en Marcadores Moleculares

45

Rocha et al., 2007 Rev. UDCA 19(2):51-63

Introduccin



Secuenciacin de ADN


Cultivo de tejidos

Transgnesis

Bioseguridad


Contenido

46

Se han consolidado las tcnicas tradicionales. Limpieza/desinfeccin de tejidos

Embriognesis somtica

Micropropagacin clonal/Regeneracin

Cultivo de anteras

Criopreservacin

Rescate de embriones

Herramienta fundamental de investigacin agrcola bsica y aplicada. Pre-transgnesis

Pre-reactores

Todas las especies que sustentan la alimentacin de la humanidad han sido objeto de cultivo in vitro.

Aportes importantes en conservacin de diversidad.

Cultivo in vitro de Clulas y Tejidos Vegetales

47

El ser vivo multicelular y viable ms antiguo reportado Planta completa de Silene stenophylla Ledeb. (Caryophyllaceae) regenerada de tejido placental

(maternal) de frutos inmaduros.

Frutos provenientes de permafrost (38m)

Datacin C14: 31.800 300 aos (Pleistoceno tardo).

Cultivo in vitro de Clulas y Tejidos Vegetales

Fuente: Yashina, S. et al. 2012. Regeneration of whole fertile plants from 30,000-y-old fruit tissue buried in Siberian permafrost. PNAS 10.1073/pnas.1118386109

48

Fundamento de las tcnicas de reproduccin asistida

Inseminacin artificial

Fecundacin in vitro

Clonacin

Permite un uso ms amplio del potencial gentico del animal

Sirve a un nmero mayor de hembras reproductoras. En monta natural, un macho bovino puede prear hasta 80 hembras/ao

Con inseminacin artificial es tericamente posible obtener hasta 14.600 cras anuales.

Ventajas Aprovechamiento del macho, an despus de muerto.

Se obtienen grandes cantidades de descendientes de un mismo macho .

Evita transmisin de enfermedades.

Aumenta la fertilidad.

Uso de sementales que estn en malas condiciones fsicas.

No importa el peso de los dos gneros.

Aprovechamiento del perodo de celo (velocidad de cubrimiento).

Control absoluto del hato (registro. manejo, evaluacin).

Apareamiento correctivos

Reduccin de costos de preez.

Cultivo de Clulas Animales

49

Reproduccin Asistida: Clonacin

50

http://grtu.net/data/index.php?option=com_content&task=view&id=644&Itemid=1

http://www.guardian.co.uk/gall/0,8542,627251,00.html

Animal Nombre Ao

Bfalos 2005/09-India

Caballo Prometea 2003

Cabras 2001/6/12, Irn

Camello Injaz 2009

Cabra Ibex 2009

Carpa 1963

Cerdos 2000/1, USA

Conejo 2003, Francia

Gatos CC, Little Nicky

2001/4, USA

Lobo Corea del Sur

Monos Tetra/ANDi 2000/7, USA

Mosca de fruta 2004

http://indiansciencejournal.wordpress.com/

Reproduccin Asistida: Clonacin

51

Animal Nombre Ao

Mula 2003, USA

Ovejas Dolly 1996/7 (UK), 2005/7 (Irn, Turqua)

Perros Snuppy 2005, Corea del Sur

Rata Ralph 2003

Ratn Masha 1986 (URSS), 1997 (USA)

Terneros 2002 (Argentina), 2009 (Irn)

Toro Brahman Second Chance 1999, USA

Todo de lidia Got 2010, Espaa

Vaca Holstein Amy 1999, USA

Vaca Jersey 2001, USA

Venado Dewey 1998, USA

http://www.nortecastilla.es/multimedia/fotos/ultimos/56651-presentacion-toro-clonado-provincia-palencia-0.html

Biotecnologa y tica: No-Clonacin

52

En junio de 2012, luego de varias decenas de animales clonados, el solitario George muri y desapareci la especie Chelonoidis abingdoni.

Paradoja: La tecnologa de clonacin animal est disponible desde hace ms de 10 aos

Introduccin



Secuenciacin de ADN


Cultivo de tejidos

Transgnesis

Bioseguridad


Contenido

53

Hecho 1: Todos los seres vicos contenemos genes

54 Tomado de Museo Smithsonian (Washington)

Hecho 2: Es posible aislar y manipular genes

chamanismognostico.webs.com

Tomado de : http://biology.clc.uc.edu

55

Vida = genes

Todos los seres vivos contenemos genes.

Procedimiento que permite la incorporacin de genes de una especie a otra, es decir, es una manera de hacer modificacin gentica de cualquier especie biolgica sin necesidad de reproduccin sexual.

Ocurre de manera natural pero limitada (e.g. Agrobacterium en plantas)

La ciencia ha conocido, estudiado, entendido y utilizado el fenmeno biolgico y se han ampliado las posibilidades de manipulacin de la bioqumica que sustenta a la vida.

Transgnesis = Ingeniera Gentica, Biologa Molecular o Tecnologa del ADN Recombinante, Biotecnologa Moderna (?), Modificacin Gentica Directa, Transformacin Gentica.

Productos de la transgnesis = Organismos Genticamente Modificados (OGM) u Organismos Transgnicos (plantas, animales, microorganismos, humanos)

No es exclusivo del sector agrcola

Introdujo el tema y las acciones de BIOSEGURIDAD.

Transgnesis

Planta Animal

Bacteria Virus

56

Plantas GM

Son plantas modificadas a nivel de su ADN mediante la insercin de un

ADN forneo.

Son plantas que se diferencian de su equivalente no transgnico

solamente en la expresin del gen

insertado.

Son una alternativa para lograr lo que de manera natural jams se

hubiera logrado (v.g. arroz dorado).

Qu son?

57

http://www.perubiotec.org

www.ekalavvya.com www.livemint.com

www.ecoportal.net

www.goldenrice.org

Plantas GM

Son plantas modificadas a nivel de su ADN mediante la insercin de un

ADN forneo.

Son plantas que se diferencian de su equivalente no transgnico

solamente en la expresin del gen

insertado.

Son una alternativa para lograr lo que de manera natural jams se

hubiera logrado (v.g. arroz dorado).

Qu son? Qu NO son?

A nivel biolgico, no son plantas imperfectas.

A nivel econmico, no son plantas perfectas.

Una planta GM-HR es tolerante a un herbicida, pero esa nica modificacin no

le confiere resistencia a insectos, ni a virus,

ni la hace tolerante a sequa, fro, salinidad

del suelo, etc.

No son plantas peligrosas.

No generan cncer ni enfermedades.

No estn acabando con el ambiente.

58 NO h

om

e.in

teko

m.c

om

Qu es la soya GM?

GM Convencional

Resistencia a herbicida (RH)

Resistencia a Insectos (RI)

RH/RI

Degrada herbicida No produce herbicida

Produce bioinsectida

Degrada herbicida y Produce bioinsectida

Transgnicos

60

www.medicinajoven.com

www.taringa.net

Transgnicos, Percepcin errnea

61

poster.4teachers.org

www.ecotumismo.org

www.ecotumismo.org

alumnossecundariaqm.blogspot.com

www.gastronomiaycia.com www.taringa.net comunidadecologicapenalolen.bligoo.com

transgenicounaamenaza.blogspot.com

www.taringa.net

Mensajes irresponsables: Terror

62

www.lagarbancitaecologica.org

musulmanesdecostarica.blogspot.com

identidadandaluza.wordpress.com www.redes.org.uy

www.elciudadano.cl

Maz GM, egos, cncer y ratas

63

Foto: Nature (11 Oct. 2012). Vol 490:158

Maz GM, ego, cncer y ratas

64

2004 2003 2006

Fuente: Amazon.com

Foto: Nature (11 Oct. 2012). Vol 490:158

Despus de ms de 30 aos de investigacin sobre cultivos GM, no existe evidencia

cientfica alguna que demuestre que los cultivos GM comercializados en el mundo en la

actualidad estn generando problemas de salud humana, animal o sobre el ambiente.

Los cultivos GM son SEGUROS

Seguridad de los cultivos GM

65

Cultivos GM en 2012

66

Tomado de: James, C. 2012. Executive summary. Global status of commercialized biotech/GM crops:2012. Brief 44.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Soya Maz Algodn Canola

re

a (M

ha)

81 55

24 8

19

104

6 23

0

20

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100

120

140

160

180

Soya Maz Algodn Canola

GM Convencional

rea

(M h

a)

Elelyso es una forma recombinante de glucocerebrsidasa humana (taliglucerasa alfa).

Se produce en una plataforma tecnolgica llamada ProCellEx que hace posible que cultivos de las clulas vegetales (de zanahoria) produzcan protenas recombinantes complejas similares a las producidas por las clulas humanas.

Elelyso es inyectable y reemplaza a la enzima humana para tratamiento de la enfermedad de Gaucher. Se previene acumulacin de lpidos en rganos y tejidos y el dao de hgado y

pncreas.

Protalix BioTherapeutics-ProCellEx

Avances en Molecular farming

67

Transgnesis en Animales

Se usa para:

Obtener modelos de estudio de enfermedades humanas. Modificacin gentica del sistema inmunitario de cerdos para que puedan

ser utilizados en trasplantes de tejidos u rganos en humanos.

Producir sustancias de inters farmacutico Vacunas de inters veterinario (protegen contra enfermedades de origen

diverso).

Protenas uso mdico.

Hormona producida en leche de cabra (USA).

Producir animales GM con crecimiento ms rpido.

Mejorar la leche (lisozima y lactoferrina) y la produccin de carne en animales (Salmn Aquadvantage).

Fuente: Agrodigital, 2011

Tomado de: Barribeau, 2010.

Tomado de: http://cinabrio.over-blog.es/article-leche-clonarg-la-mas-rica-y-mas-nutritiva-77505327.html

68

Transgnesis en Animales: Caso Salmn

Salmn AquAdvantage

El primer animal GM para propsitos alimenticios.

Contiene un gen que codifica para la hormona de crecimiento del salmn Chinook (Oncorhynchus tshawytscha) bajo el control de un promotor de una protena anticongelante y un terminador de Zoarces americanus.

Infrtil por diseo.

Aprobado en Canad, USA (s pero no)

Temas de debate: Alergenicidad

Niveles de factor de crecimiento

Composicin de cidos grasos poli-insaturados

Impactos potenciales sobre el ambiente.

Reportes de trucha y tilapia GM (no comercializadas).

Fotos tomadas de: Wikipedia (http://www.wikipedia.com)

69

Avances en Transgnesis: Gusano de seda GM para produccin de protena de telaraa

70

Tomado de: Chung, H; Yong Kim T; Yup Lee S. 2012. Recent advances in production of recombinant spider silk proteins. Curr. Opin. Biotech. 23:957-964. Teule F; Miao YG, Sohn BH, Kim YS, Hull JJ, Fraser MJ Jr; Lewis RV, Jarvis DL. 2012. Silkworms transformed with chimeric silkworm/spider silk genes spin composite silk fibers with improved mechanical properties. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109:923-928.

Biologa Sinttica

Facchini, PJ et al. 2012. Synthetic biosystems for the production of high value plant metabolites. Trends in Biotech. 30(3): 127-131.

71

Biologa Sinttica y Biocombustibles

Mielenz JR. 2011. Biofuels from protein. Nature Biotechnology. 29(4): 327-328. Ducat DC, Way JC, Silver PA. 2011. Trends in Biotechnology 29(2): 95- 103 72

No todo resultado espectacular es resultado de la transgnesis

73

74

Produccin de tomates y papas en la misma planta: Injertacin

http://www.businessinsider.com/tom-tato-grows-potatoes-and-tomatoes-2013-9

Doble musculacin y grasa reducida

Demuestra el efecto del bloqueo del factor anticrecimiento myostatina. Una mutacin gentica natural

Desactiva las dos copias del gen que codifica para la myostatina (regula el crecimiento del msculos).

Efecto: no produce o produce una forma truncada e inefectiva de myostatina

La ausencia de myostatina tambin interfiere con la deposicin de grasa haciendo individuos doblemente musculados

Fuente: McPherron AC, Lawler AM, Lee SJ. 1997. Regulation of skeletal muscle mass in mice by a new TGF-beta superfamily member" Nature 387(6628): 8390

Sweeney, L. 2004. Scientific American. July. p.62-69): Belgian Blue Bull http://www.unp.co.in/f44/belgian-blue-bull-42664/#ixzz18DDevzEp

Mosher et al. 2007. A Mutation in the Myostatin Gene Increases Muscle Mass and Enhances Racing Performance in Heterozygote Dogs . PLoS Genet. 3(5):e79

Toro Azul Belga (Belgium Blue Bull).

75

No es Transgnesis

76

77

Cambio total de polticas

Lo peor que podemos hacer es vivir engaados, rehuir a la verdad. Aqu hay gente que por privilegiar sus fundamentalismos le tiene miedo hasta a la informacin se declara al Ecuador libre de cultivos y semillas transgnicas y nadie dijo nada me arrepiento no haber dicho un no ms categrico Poner el candado a nivel constitucional es una locura fue un error y un error grave

Rafael Correa Tomado de: http://www.youtube.com/watch?v=H4kn41nIvss

78

Mayor soporte a OGM

Y ahora, con slo un pequeo empujn extra, todos podemos

participar en enviar la negacin anti-GMO al basurero de la

historia en donde pertenece Mark Lynas

http://www.marklynas.org/2013/06/spanish-translation-of-cornell-speech-on-anti-gmo-conspiracy-theories/

Introduccin



Secuenciacin de ADN


Cultivo de tejidos

Transgnesis

Bioseguridad


Contenido

79

La amplia gama de medidas, polticas y procedimientos que se ocupan de preservar la integridad biolgica, minimizando los potenciales efectos negativos o riesgos que la biotecnologa eventualmente pudiera representar sobre el medio ambiente o la salud humana (SCDB, 2003).

Prevencin de la prdida a gran escala de la integridad biolgica

En agricultura: la reduccin del riesgo de introduccin de virus o transgenes.

Bioseguridad

80

Tcnico (Biolgico y Ambiental)

Econmico

BIO- SEGURIDAD

Poltico (Social)

Avances en Bioseguridad para ALC

Empresa

CTNBio

Formularios Documentacin

Pagos

Conceptos

Evaluaciones Anlisis de riesgo Consulta abierta

Expertos Expedientes

Ministro

Resolucin de aprobacin

SI

Investigacin

Implementacin

81

Resolucin de aprobacin

Bioseguridad en ALC

http://www.zonu.com/fullsize/2009-09-17-3/Mapa-de-America.html

NABI (Canad, EEUU,

Mxico)

G5-CAS (Argentina, Brasil, Chile,

Paraguay, Uruguay)

(Belize, Costa Rica, El Salvador, Guatemala, Honduras, Nicaragua,

Panam, R. Dominicana)

CARICOM

R. ANDINA (Bolivia, Colombia, Ecuador,

Per, Venezuela)

82

Qu implicaciones trae para un pas o regin declararse libre de transgnicos?

En pases con prohibicin total de OGM es necesario contar con leyes muy claras y precisas y un eficiente y costoso sistema de evaluacin, seguimiento y control. Si no se es preciso, se puede afectar el suministro de medicinas, alimentos y

materias industriales.

Los extremos en las leyes que consideran a la biotecnologa y bioseguridad pueden traer consecuencias negativas para el desarrollo cientfico, tecnolgico, econmico y ambiental de un pas.

La dinmica del mercado mundial hace que no sea posible garantizar que un pas sea libre de transgnicos.

La tendencia a tolerancia cero a OGM en algunos pases de Europa cuesta 2.500 millones de euros al ao (http://fundacion-antama.org/la-union-europea-pierde-225-billones-de-euros-al-ano-a-causa-de-sus-restricciones-a-los-transgenicos/)

Consecuencia sobre la naturaleza de los sistemas polticos de los Estados Autonoma local vs. Decisin nacional

83

Introduccin



Secuenciacin de ADN


Cultivo de tejidos

Transgnesis

Bioseguridad


Contenido

84

Las tecnologas resuelven problemas

85 http://www.iisd.org/wic/research/technology/ http://www.cityfarmer.info/2009/11/20/time-magazine-names-valcents-

vertical-farming-technology-one-of-top-50-best-innovations-of-2009/

http://www.fao.org/ag/magazine/0703sp1.htm

http://www.indiaafricaconnect.in/index.php?param=news/5535/it-technology/109

No son la solucin a todos los problemas,

Tampoco son perfectas,

Pero son indispensables

Pero:

Consideraciones Finales

Sobre la biotecnologa

La biotecnologa (en sentido amplio) se desarrolla a pasos agigantados y se consolida como una herramienta clave para los distintos tipos de agricultura.

La vasta mayora de las herramientas de la biotecnologa pueden ser consideradas tecnologas limpias de utilidad en el sector agrcola.

En la actualidad y en trminos de obtencin y anlisis de informacin, las biotecnologas ms poderosas son la genmica con sus variantes y la bioinformtica.

En trminos de impacto y adopcin la biotecnologa predominante es la transgnesis.

En trminos de utilizacin de pequeos productores, las biotecnologas que permiten la produccin de bioinsumos (fermentacin, compostaje, etc.) son las ms utilizadas.

87


Sobre los transgnicos

Desde 1996 se han generado mensajes que cuestionan la seguridad de los OGM, en particular de los cultivos GM. En Internet se han cargado opiniones sin fundamento cientfico relacionadas con el impacto de

OGM sobre las mariposas monarca, las abejas, los cucarrones, las vacas, las ratas y los seres humanos.

En atencin a tales cuestionamientos se ha realizado investigacin cientfica que ha demostrado que ninguno de los cultivos GM comercializados en la actualidad tiene efectos nocivos sobre al salud humana, animal o el ambiente.

Las opiniones sobre los OGM han conducido a la desinformacin y peor an a generar miedo y terror. Lastimosamente, los mensajes basados en resultados validados de la ciencia experimental no

han tenido la misma difusin.

88


Sobre los transgnicos

Es evidente una evolucin de la tecnologa GM en plantas: Fase 1: Cultivos con caractersticas de inters agronmico (resistencia a herbicidas y

tolerancia a insectos)

Fase 2: Cultivos GM con rasgos para adaptacin al cambio climtico y mejora nutricional

Fase 3: Cultivos GM para produccin de biomateriales (frmacos, biocombustibles, bioplsticos, etc.)

Y en animales: Fase 1: Prueba de conceptos

Fase 2: Produccin de vacunas y hormonas

Fase 3: Generacin de animales GM para obtencin de productos alimenticios

Fase 4: Uso de animales GM en control de enfermedades (mosquito GM)

Fase 5: Bioensayos para terapia gnica

89

Sobre los bioinsumos

Hay heterogeneidad en la utilizacin de y resultados obtenidos con bioproductos. Hay experiencias funcionales y muy exitosas (rentables)

Hay charlatanes (afectan la seriedad y desvirtan a los bioproductos)

Oportunidad para incorporar investigacin cientfica y fortalecer la extensin

Necesidad de fortalecer marcos regulatorios Importantes si fomentan la actividad y son eficientes

Son nocivos si desmotivan, crean barreras o no se implementan

Manejo inadecuado implica efectos nocivos sobre salud humana, animal y ambiente o bajas productividades

Seufert, V; Ramankutty N; Foley JA. 2012. Comparing the yields of organic and conventional agriculture. Nature 485:229232.

Smith-Spangler, C; et al. 2012. Are Organic Foods Safer or Healthier Than Conventional Alternatives? Ann. Intern. Med. 157:348-366.


90


Sobre los bioinsumos

Los bioinsumos son factor importante para el desarrollo de los diversos tipos de agricultura.

La produccin de bioinsumos se hace mediante biotecnologa. Metodologas empleadas por un vasto nmero de agricultores en el mundo.

Para el desarrollo o consolidacin de los bioinsumos es necesario contar con mercados, productos (basados en conocimiento y tecnologa) e institucionalidad (polticas, regulaciones, instituciones, etc.).

El desarrollo de bioinsumos crea oportunidades de participacin para universidades, centros de desarrollo tecnolgico, inversionistas, agremiaciones, agricultores, etc.

Todos los agricultores tienen posibilidades de participar en el mercado de bioinsumos y en la biotecnologa. El pequeo productor es un desarrollador natural de bioinsumos.

Bioinsumos permiten el auto-consumo o la comercializacin.

La comercializacin necesita de un marco regulatorio (fomento, seguridad, etc.).

El agricultor se ver beneficiado integralmente con el desarrollo de bioinsumos a travs de la institucionalidad y particularmente de los mercados locales.

91

Cada actor de la sociedad tiene un papel relevante para el desarrollo de esta Nueva Revolucin Agrcola.

INIAs, Universidades, CDT desarrollan investigacin y hacen difusin, son instrumentos esenciales para el desarrollo tecnolgico de los productores agropecuarios de un pas.

El fitomejorador tradicional y el agrnomo son fundamentales para la aplicacin real en el campo de los avances tecnolgicos.

Las asociaciones y los productores definen la tecnologa a emplear.

El gobierno (a travs de sus Ministerios y reguladores) dan los marcos y lineamientos para hacer que el sistema funcione.

Los medios de comunicacin informan, traducen y explican

El IICA


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Introduccin



Secuenciacin de ADN


Cultivo de tejidos

Transgnesis

Bioseguridad


Contenido

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Red de Biotecnologa (IICA) Lista de correo

Interna: [email protected]

Externa: [email protected]

Web institucional http://www.iica.int http://www.infoagro.net

Contacto

95

Contacto

IICA Uruguay http://www.iica.int/uruguay

Antonio Donizeti E-mail: [email protected]

IICA Sede Central http://www.iica.int

Pedro Rocha, Ph.D. E-mail: [email protected]

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biotecnologia universidad pedro rocha

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