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Cultivos Transgénicos y OMG

2. ¿Cómo se puede aplicar la biotecnología a la agricultura?

  • 2.1 ¿Qué son los genes?
  • 2.2 ¿Qué podemos aprender del estudio de la estructura genética de una especie?
    • 2.2.1 Genómica
    • 2.2.2 La importancia de la sintenia
  • 2.3 ¿Qué son los marcadores moleculares y cómo se utilizan?
    • 2.3.1 Marcadores moleculares
    • 2.3.2 Mejoramiento con ayuda de marcadores
    • 2.3.3 Marcadores moleculares y selección asistida del mijo perla en la India
    • 2.3.4 Medición y conservación de la diversidad genética
    • 2.3.5 Verificación de genotipos
  • 2.4 ¿Qué técnicas de laboratorio pueden ayudar a la cría y selección?
  • 2.5 ¿Cómo transferir características de una especia a otra?
  • 2.6 ¿Qué características se pueden transferir a las plantas?
    • 2.6.1 Mejora del contenido nutricional
    • 2.6.2 Agricultura en suelos ácidos: mejora de la tolerancia al aluminio en cereales

2.1 ¿Qué son los genes?

El documento fuente empleado en este Dosier dice:

RECUADRO 4
El ADN desde el comienzo
Todos los seres vivos están constituidos por células que son programadas por un material genético denominado ácido desoxirribonucleico (ADN). Sólo una pequeña fracción de la cadena del ADN constituye realmente los genes, que a su vez codifican las proteínas, mientras que la porción restante del ADN está formada por secuencias no codificadoras cuyo papel no se conoce aún con exactitud. El material genético se organiza en pares de cromosomas. Por ejemplo, hay cinco pares de cromosomas en la especie de mostaza Arabidopsis thaliana, que ha sido objeto de numerosos estudios. El conjunto completo de cromosomas de un organismo se denomina genoma. El Proyecto de secuenciación del genoma humano ha proporcionado a la comunidad de investigadores agrícolas no sólo muchas tecnologías conexas que pueden ser aplicadas a todos los organismos vivos, sino también un modelo de colaboración internacional para emprender grandes proyectos de secuenciación del genoma de plantas como Arabidopsis y el arroz.

Para actualizar los conocimientos sobre el ADN, la genética y la herencia, véase el sitio Web interactivo (www.dnaftb.org ), creado por el Laboratorio de Cold Spring Harbor, en los Estados Unidos, donde se ha realizado gran parte de la labor más avanzada en los ámbitos de la genética y la ingeniería genética.

 

Fuente y ©: FAO "El Estado Mundial de la Agricultura y la Alimentación 2003-2004"
Capítulo 2: ¿Qué es la biotecnología agrícola? 
Sección Comprensión, caracterización y ordenación de los recursos genéticos
Recuadro 4

2.2 ¿Qué podemos aprender del estudio de la estructura genética de una especie?

    • 2.2.1 Genómica
    • 2.2.2 La importancia de la sintenia

2.2.1 Genómica

El documento fuente empleado en este Dosier dice:

Los avances más importantes en la biotecnología agrícola se han realizado en el ámbito de las investigaciones sobre la estructura de los genomas y los mecanismos genéticos en que se basan diversas características de importancia económica (Recuadro 4). La disciplina de la genómica, en rápido progreso, está proporcionando información sobre la identidad, la localización, los efectos y las funciones de los genes que afectan a esas características, y estos conocimientos impulsarán cada vez más la aplicación de la biotecnología en todos los sectores de la agricultura. La genómica sienta las bases para actividades posteriores, incluidas nuevas disciplinas como la proteómica y la metabolómica, destinadas a generar conocimientos sobre la estructura de los genes y las proteínas, así como sobre sus funciones y su interacción. Estas disciplinas intentan comprender de forma sistemática la biología molecular de los organismos con fines prácticos.

También ha progresado rápidamente la elaboración de una gran variedad de tecnologías y equipos para generar y procesar información sobre la estructura y el funcionamiento de los sistemas biológicos. El uso y organización de esa información se denomina bioinformática. Los avances en la bioinformática permiten predecir el funcionamiento de un gen basándose en datos sobre su secuencia: a partir de una lista de los genes de un organismo será posible construir el marco teórico de su biología. La comparación entre mapas físicos y genéticos y secuencias del ADN de distintos organismos reducirá considerablemente el tiempo necesario para identificar y seleccionar genes potencialmente útiles.

La elaboración de mapas genéticos que indican la localización exacta y las secuencias de los genes ha puesto de manifiesto que incluso genomas relativamente distantes comparten rasgos comunes (Recuadro 5). La genómica comparada ayuda a comprender muchos genomas tomando como base el estudio intensivo de unos pocos de ellos. Por ejemplo, la secuencia del genoma del arroz es útil para estudiar los genomas de otros cereales con los que comparte rasgos en función de su grado de afinidad, y los genomas del ratón y del paludismo proporcionan modelos para otros animales y algunas de las enfermedades que les afectan. Ahora se dispone de modelos para especies de casi todos los tipos de cultivos, animales y enfermedades, y el conocimiento de sus genomas está aumentando rápidamente.

Fuente y ©: FAO "El Estado Mundial de la Agricultura y la Alimentación 2003-2004"
Capítulo 2: ¿Qué es la biotecnología agrícola? 
Sección Comprensión, caracterización y ordenación de los recursos genéticos,
Subsección genómica

2.2.2 La importancia de la sintenia

El documento fuente empleado en este Dosier dice:

 

RECUADRO 5
La importancia de la sintenia
La sintenia es la conservación o coherencia del contenido de genes y su orden en los cromosomas de diferentes genomas de plantas. Hasta bien entrado el decenio de 1980, los científicos suponían que cada planta tenía su propio mapa genético. Sólo cuando estuvieron en condiciones de elaborar los primeros mapas moleculares, utilizando una técnica denominada «polimorfismo de longitud de los fragmentos de restricción» (PLFR), empezaron a percatarse de que las especies afines tenían mapas genéticos notablemente similares. Los primeros experimentos demostraron la conservación, durante millones de años de evolución, de las relaciones de sintenia entre la papa y el tomate por lo que respecta a las plantas latifoliadas y entre los tres genomas del trigo planificable por lo que respecta a las gramíneas. Más tarde los científicos pudieron demostrar la existencia de las mismas similitudes en los genomas del arroz, el trigo y el maíz, que estaban separados por unos 60 millones de años de evolución. El diagrama resume esta investigación y muestra que el 70 por ciento de los alimentos del mundo están vinculados en un único mapa. Los 12 cromosomas del arroz pueden ser alineados con los diez cromosomas del maíz y los siete cromosomas básicos del trigo y la cebada de manera que todo radio que se trace en torno a los círculos pase por diferentes versiones, conocidas como alelos, de los mismos genes.

El descubrimiento de la sintenia ha tenido una enorme repercusión en el modo de concebir la fitogenética. Los estudios evolutivos tienen aplicaciones evidentes; por ejemplo, las flechas blancas en los círculos del trigo y el maíz describen traslocaciones evolutivas de los cromosomas de grupos de gramíneas como Pooideae y Panicoideae. Hay muchas posibilidades de predecir la presencia y localización de un gen en una especie partiendo de lo que se sabe de otra. Ahora que se dispone de la secuencia completa del ADN del arroz, será posible identificar y aislar los principales genes de especies cuyo genoma plantea problemas, como el trigo y la cebada, prediciendo que los mismos genes estarán presentes en el mismo orden que en el arroz. Recientemente se han aislado de ese modo los principales genes de la resistencia a enfermedades y la tolerancia a suelos ácidos de la cebada y el centeno. El conocimiento de la sintenia permite a quienes practican el fitomejoramiento acceder, por ejemplo, a todos los alelos de todos los cereales, y no sólo de las especies en las que están trabajando. Un buen ejemplo de ello es la transferencia al arroz de los genes del enanismo del trigo que hizo posible la Revolución Verde. En esos experimentos se localizó el gen en el arroz por sintenia y seguidamente se aisló y se modificó mediante la alteración de la secuencia del ADN que caracterizaba a los genes del trigo antes de sustituir el gen modificado en el arroz. Este método puede aplicarse a cualquier gen de cualquier cereal, incluidos los que, por carecer de interés comercial, no han atraído las mismas inversiones en investigación que se han destinado a los tres principales -el trigo, el arroz y el maíz- en el siglo pasado. Lo más importante es, sin embargo, que actualmente existe la posibilidad de combinar los conocimientos sobre bioquímica, fisiología y genética y transferirlos de un cultivo a otro por medio de la sintenia.

 

Fuente y ©: FAO "El Estado Mundial de la Agricultura y la Alimentación 2003-2004"
Capítulo 2: ¿Qué es la biotecnología agrícola? 
Sección Comprensión, caracterización y ordenación de los recursos genéticos
Recuadro 5

2.3 ¿Qué son los marcadores moleculares y cómo se utilizan?

    • 2.3.1 Marcadores moleculares
    • 2.3.2 Mejoramiento con ayuda de marcadores
    • 2.3.3 Marcadores moleculares y selección asistida del mijo perla en la India
    • 2.3.4 Medición y conservación de la diversidad genética
    • 2.3.5 Verificación de genotipos

2.3.1 Marcadores moleculares

El documento fuente empleado en este Dosier dice:

Una información fiable sobre la distribución de la variación genética es una condición necesaria para que los programas de selección, mejoramiento y conservación sean eficaces. La variación genética de una especie o población puede ser evaluada sobre el terreno o mediante el estudio de marcadores, moleculares o de otro tipo, en un laboratorio. Si se quiere obtener resultados fiables, hay que combinar los dos métodos. Los marcadores moleculares son secuencias identificables de ADN que se encuentran en determinados lugares del genoma y que están relacionadas con la herencia de una característica o de un gen vinculado a ésta. Se pueden utilizar marcadores moleculares para a) proceder al mejoramiento con ayuda de marcadores, b) conocer y conservar los recursos genéticos y c) verificar genotipos. Estas actividades son fundamentales para el mejoramiento genético de cultivos, especies arbóreas forestales, animales y peces.

Fuente y ©: FAO "El Estado Mundial de la Agricultura y la Alimentación 2003-2004"
Capítulo 2: ¿Qué es la biotecnología agrícola? 
Sección Comprensión, caracterización y ordenación de los recursos genéticos,
Subsección Marcadores moleculares

2.3.2 Mejoramiento con ayuda de marcadores

El documento fuente empleado en este Dosier dice:

Una información fiable sobre la distribución de la variación genética es una condición necesaria para que los programas de selección, mejoramiento y conservación sean eficaces. La variación genética de una especie o población puede ser evaluada sobre el terreno o mediante el estudio de marcadores, moleculares o de otro tipo, en un laboratorio. Si se quiere obtener resultados fiables, hay que combinar los dos métodos. Los marcadores moleculares son secuencias identificables de ADN que se encuentran en determinados lugares del genoma y que están relacionadas con la herencia de una característica o de un gen vinculado a ésta. Se pueden utilizar marcadores moleculares para a) proceder al mejoramiento con ayuda de marcadores, b) conocer y conservar los recursos genéticos y c) verificar genotipos. Estas actividades son fundamentales para el mejoramiento genético de cultivos, especies arbóreas forestales, animales y peces.

Fuente y ©: FAO "El Estado Mundial de la Agricultura y la Alimentación 2003-2004"
Capítulo 2: ¿Qué es la biotecnología agrícola? 
Sección Comprensión, caracterización y ordenación de los recursos genéticos
Subsección Mejoramiento con ayuda de marcadores

2.3.3 Marcadores moleculares y selección asistida del mijo perla en la India

El documento fuente empleado en este Dosier dice:

 

RECUADRO 6
Los marcadores moleculares y la selección con ayuda de marcadores aplicados al mijo perla en la India
El mijo perla es un cereal destinado al consumo humano y a la obtención de paja que se cultiva en las zonas más cálidas y áridas de África y Asia, donde se practica la agricultura de secano. Su comportamiento genético es similar al del maíz. Las variedades de los agricultores tradicionales se polinizan libremente y mediante exogamia, por lo que cambian continuamente. Se han obtenido variedades híbridas genéticamente uniformes que tienen un rendimiento potencial superior pero son más vulnerables a una enfermedad llamada mildiú. En la India, hay unos 9 millones de hectáreas plantados de mijo perla, y más del 70 por ciento de esta superficie está sembrada con esos cultivares híbridos. Desde que llegaron a los campos de la India los primeros híbridos de mijo perla a finales del decenio de 1960, todas las variedades más difundidas entre los agricultores han acabado por sucumbir a las epidemias de mildiú. Lamentablemente, cuando los agricultores más pobres de una región se deciden a adoptar una determinada variedad, los días de ésta suelen estar contados.

El Instituto Internacional de Investigación de Cultivos para las Zonas Tropicales Semiáridas (ICRISAT) deseaba reducir los riesgos que entrañaba la adopción de híbridos de mijo perla de alto rendimiento y prolongar la vida útil de esas variedades, especialmente para los productores más pobres. La biotecnología ayudó a conseguirlo. Gracias a los instrumentos del Centro John Innes y a la ayuda del Programa de investigación sobre ciencias agrícolas del Departamento para el Desarrollo Internacional, se elaboraron y aplicaron instrumentos basados en la genética molecular para el mijo perla. Se levantó un mapa de las regiones genómicas del mijo perla que controlan la resistencia al mildiú, el rendimiento potencial en paja y el rendimiento en grano y paja en condiciones de sequía. Seguidamente los genetistas utilizaron métodos convencionales de mejoramiento y selección con ayuda de marcadores para transferir varias regiones genómicas que confirieron mayor resistencia al mildiú a las dos líneas parentales endógamas seleccionadas del híbrido popular HHB 67. A continuación se recurrió a la selección con ayuda de marcadores para obtener dos nuevas variedades -ICMR 01004 e ICMR 01007- con dos bloques de genes diferentes de resistencia al mildiú.

Esas variedades han dado resultados iguales o superiores a los de sus líneas parentales en cuanto al rendimiento en grano y paja, y mucho mejores en cuanto a la resistencia al mildiú. También conservan varias características favorables, entre ellas la masa de 1 000 granos, la longitud de la panícula, la altura de la planta y la resistencia a la roya. Recientemente se han realizado ensayos con híbridos basados en cruzamientos de ICMR 01004 e ICMR 01007 en los estados de Gujarat, Rajastán y Haryana, en el marco del Proyecto coordinado panindio de mejoramiento del mijo perla. En 2002 se había llevado a cabo, con resultados satisfactorios, una evaluación de estos híbridos que había demostrado su superioridad marginal en cuanto al rendimiento en grano y su resistencia al mildiú considerablemente mayor que la del HHB 67, manteniendo al mismo tiempo la maduración temprana que ha contribuido a su amplia aceptación.

Al menos uno de estos dos híbridos podría ser distribuido para sustituir al HHB 67 antes de que éste sucumba a una epidemia de mildiú (como sin duda sucederá). Dado que el cultivo del HHB 67 está muy extendido entre los agricultores pobres de la India, si mediante su sustitución oportuna pudiera evitarse una de esas epidemias al menos un año, el ahorro en pérdidas superaría al valor total de la ayuda del Departamento para el Desarrollo Internacional para financiar la investigación sobre la elaboración y aplicación de las herramientas de genética molecular para el mijo perla (3,1 millones de libras esterlinas hasta la fecha). Todos los beneficios que se obtengan en el futuro de esta investigación del ICRISAT, de sus asociados del Reino Unido que reciben ayuda del Departamento para el Desarrollo Internacional y de sus asociados de la India que colaboran en los programas nacionales podrán entonces considerarse como ganancias para la sociedad.

 

Fuente y ©: FAO "El Estado Mundial de la Agricultura y la Alimentación 2003-2004"
Capítulo 2: ¿Qué es la biotecnología agrícola? 
Sección Comprensión, caracterización y ordenación de los recursos genéticos
Recuadro 6

2.3.4 Medición y conservación de la diversidad genética

El documento fuente empleado en este Dosier dice:

La utilización de marcadores moleculares para medir la magnitud de la variación a nivel genético, dentro de las poblaciones y entre ellas, es de gran ayuda para orientar las actividades de conservación genética y crear poblaciones útiles para la reproducción de cultivos, animales, árboles y peces. Estudios realizados aplicando estas técnicas a peces y especies arbóreas forestales han revelado altos niveles de variación genética dentro de las poblaciones y entre ellas. Las especies de animales se caracterizan por un alto grado de variación genética dentro de las poblaciones, mientras que los cultivos muestran un mayor grado de variación entre especies. Los datos obtenidos mediante otros métodos, por ejemplo la observación sobre el terreno, no suelen proporcionar esa información o son sumamente difíciles de recopilar.

Los marcadores moleculares se utilizan cada vez más para estudiar la distribución y las pautas de la diversidad genética. Por ejemplo, encuestas mundiales indican que el 40 por ciento de las razas de animales domésticos restantes están amenazadas de extinción. La mayoría de esas razas están presentes únicamente en países en desarrollo, y con frecuencia se sabe poco de ellas o de las posibilidades de mejorarlas. Tal vez contengan genes valiosos que confieran capacidad de adaptación o de recuperación frente a condiciones desfavorables, como tolerancia al calor o resistencia a enfermedades, y que puedan ser útiles para las generaciones futuras. Las biotecnologías modernas pueden ayudar a contrarrestar las tendencias a la erosión genética en todos los sectores de la agricultura y la alimentación.

Fuente y ©: FAO "El Estado Mundial de la Agricultura y la Alimentación 2003-2004"
Capítulo 2: ¿Qué es la biotecnología agrícola? 
Sección Comprensión, caracterización y ordenación de los recursos genéticos Subsección Medición y conservación de la diversidad genética

2.3.5 Verificación de genotipos

El documento fuente empleado en este Dosier dice:

Los marcadores moleculares han sido ampliamente utilizados para la identificación de genotipos y la caracterización genética de organismos. Se ha recurrido a la caracterización genética en proyectos avanzados de mejoramiento de árboles en los que era esencial la identificación correcta de los clones para programas de propagación en gran escala. Se ha recurrido a los marcadores moleculares para identificar especies marinas amenazadas que son capturadas inadvertidamente durante la pesca o intencionadamente de manera ilegal. La verificación de genotipos es ampliamente utilizada para realizar pruebas de parentesco de animales domésticos y seguir el rastro de productos animales en la cadena alimentaria remontándose hasta la explotación y el animal de origen.

Fuente y ©: FAO "El Estado Mundial de la Agricultura y la Alimentación 2003-2004"
Capítulo 2: ¿Qué es la biotecnología agrícola? 
Sección Comprensión, caracterización y ordenación de los recursos genéticos, Subsección Verificación de genotipos

2.4 ¿Qué técnicas de laboratorio pueden ayudar a la cría y selección?

El documento fuente empleado en este Dosier dice:

Además de la selección con ayuda de marcadores, descrita anteriormente, se han utilizado diversas biotecnologías para mejorar y reproducir cultivos y árboles. A menudo estas tecnologías se combinan entre sí y con métodos convencionales de mejoramiento.

Fuente y ©: FAO "El Estado Mundial de la Agricultura y la Alimentación 2003-2004"
Capítulo 2: ¿Qué es la biotecnología agrícola? 
Sección Mejoramiento y reproducción de cultivos y árboles

2.4.1 Micropropagación

El documento fuente empleado en este Dosier dice:

La micropropagación consiste en tomar pequeñas secciones del tejido de una planta o estructuras enteras, como yemas, y cultivarlas en condiciones artificiales para regenerar plantas completas. La micropropagación es especialmente útil para conservar plantas valiosas, mejorar especies en aquellos casos en que es difícil hacerlo por otros medios (como sucede con muchos árboles), acelerar el mejoramiento de plantas y obtener abundante material vegetal para la investigación. Por lo que respecta a los cultivos y especies hortícolas, la micropropagación es actualmente la base de una amplia industria comercial en la que participan cientos de laboratorios en todo el mundo. Además de sus ventajas en cuanto a la rapidez de la multiplicación, la micropropagación puede utilizarse para generar material de plantación libre de enfermedades (Recuadro 7), especialmente si se combina con equipo de diagnóstico para la detección de enfermedades. Ha habido intentos de utilizar más ampliamente la micropropagación en la silvicultura. En comparación con la propagación vegetativa por estacas, la micropropagación ofrece tasas superiores de multiplicación que permiten una difusión más rápida del material de plantación, aunque los costos más altos y la disponibilidad limitada de los clones deseados impiden que se adopte más ampliamente.

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Capítulo 2: ¿Qué es la biotecnología agrícola? 
Sección Mejoramiento y reproducción de cultivos y árboles,
Subsección Cultivo de células y tejidos y micropropagación

 

RECUADRO 7
Micropropagación de bananos libres de enfermedades en Kenya
El banano se cultiva por lo general en países en desarrollo, donde es una fuente de empleo, ingresos y alimentos. La producción de banano está disminuyendo en muchas regiones debido a problemas de plagas y enfermedades que no pueden resolverse satisfactoriamente mediante la lucha agroquímica en razón de su costo y de sus efectos negativos en el medio ambiente. Estos problemas se agravan porque el banano se reproduce por clonación, de manera que el uso de plantas madre enfermas produce vástagos enfermos.

La micropropagación constituye un medio para regenerar plantones de banano libres de enfermedades a partir de tejidos sanos. En Kenya, se ha logrado cultivar tejido de yemas terminales. La yema terminal original se somete a un tratamiento térmico para destruir los organismos infecciosos y seguidamente se utiliza a lo largo de muchos ciclos de regeneración para producir plantas hija. Con una sola sección de tejido se pueden producir hasta 1 500 nuevas plantas a lo largo de diez ciclos de regeneración.

La micropropagación del banano ha tenido una enorme repercusión en Kenya y otros muchos países, al contribuir a mejorar la seguridad alimentaria y la generación de ingresos. Tiene la ventaja de ser una tecnología relativamente barata y fácil de aplicar y también la de reportar importantes beneficios para el medio ambiente.

 

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Capítulo 2: ¿Qué es la biotecnología agrícola? 
Sección Mejoramiento y reproducción de cultivos y árboles,
Recuadro 7

2.4.2 Selección in vitro

El documento fuente empleado en este Dosier dice:

La selección in vitro entraña la selección de germoplasma mediante la aplicación de una presión selectiva específica al cultivo de tejidos en condiciones de laboratorio. Muchas publicaciones recientes han dado a conocer la provechosa correlación existente entre las respuestas in vitro y la expresión sobre el terreno de las características deseadas, en la mayoría de los casos resistencia a enfermedades, en plantas cultivadas. También se han obtenido resultados satisfactorios por lo que respecta a la tolerancia a herbicidas, metales, salinidad y bajas temperaturas. En cuanto a los criterios de selección más importantes para las especies arbóreas forestales (en particular vigor, forma del tronco y calidad de la madera), la escasa correlación con las respuestas obtenidas sobre el terreno sigue limitando la utilidad de la selección in vitro. Sin embargo, este método puede ser de interés en programas forestales de selección previa en función de la resistencia a las enfermedades y la tolerancia a la salinidad, las heladas y la sequía.

Fuente y ©: FAO "El Estado Mundial de la Agricultura y la Alimentación 2003-2004"
Capítulo 2: ¿Qué es la biotecnología agrícola? 
Sección Mejoramiento y reproducción de cultivos y árboles,
Subsección Selección in vitro

2.5 ¿Cómo transferir características de una especia a otra?

El documento fuente empleado en este Dosier dice:

Cuando la característica deseada está presente en un organismo que no es sexualmente compatible con el hospedante, puede ser transferida mediante ingeniería genética. Para las plantas, el método al que se recurre con más frecuencia en la ingeniería genética es el que utiliza como vector la bacteria del suelo Agrobacterium tumefasciens. Los investigadores insertan el gen o genes deseados en la bacteria y seguidamente infectan a la planta hospedante. Los genes deseados se transmiten a ésta junto con la infección. Este método se utiliza principalmente con especies dicotiledóneas como el tomate y la papa. Algunos cultivos, en particular las especies monocotiledóneas como el trigo y el centeno, no son naturalmente susceptibles de transformación por medio de A. tumefasciens, aunque recientemente se ha utilizado con éxito el método para transformar trigo y otros cereales. La técnica aplicada con más frecuencia a esos cultivos consiste en revestir el gen deseado con partículas de oro o tungsteno y utilizar un «lanzagenes» para conseguir que el gen penetre a gran velocidad en el organismo hospedante.

Existen tres formas de obtener cultivos modificados genéticamente: a) mediante «transferencia entre organismos distantes», en que se transfieren genes entre organismos pertenecientes a diferentes reinos (por ejemplo, de bacterias a plantas); b) mediante «transferencia entre organismos cercanos», en que se transfieren genes de una especie a otra del mismo reino (por ejemplo, de una planta a otra); y c) mediante un «retoque», en que se manipulan genes ya presentes en el genoma del organismo para modificar el nivel o la modalidad de expresión. Una vez transferido el gen, el cultivo debe ser sometido a una prueba para cerciorarse de que el gen se expresa debidamente y se mantiene estable a lo largo de varias generaciones de mejoramiento. Los resultados de esta selección previa suelen ser más satisfactorios que los del cruzamiento convencional, porque se conoce la naturaleza del gen, se dispone de métodos moleculares para determinar su localización en el genoma y se necesitan menos cambios genéticos.

Fuente y ©: FAO "El Estado Mundial de la Agricultura y la Alimentación 2003-2004"
Capítulo 2: ¿Qué es la biotecnología agrícola? 
Sección Mejoramiento y reproducción de cultivos y árboles,
Subsección Ingeniería genética

2.6 ¿Qué características se pueden transferir a las plantas?

    • 2.6.1 Mejora del contenido nutricional
    • 2.6.2 Agricultura en suelos ácidos: mejora de la tolerancia al aluminio en cereales

2.6.1 Mejora del contenido nutricional

El documento fuente empleado en este Dosier dice:

La mayoría de los cultivos transgénicos plantados hasta la fecha sólo incorporan un número muy limitado de genes destinados a conferir resistencia a insectos o tolerancia a herbicidas (para más información sobre los cultivos transgénicos que actualmente son objeto de investigación y de producción comercial, véase el Capítulo 3). Se han obtenido algunos cultivos transgénicos y algunas características de mayor interés potencial para los países en desarrollo, pero todavía no se han distribuido comercialmente. En el Recuadro 8 se describe un proyecto de investigación para mejorar la tolerancia del trigo al aluminio, problema que afecta a los suelos ácidos de gran parte de América Latina y África. Se están realizando actividades similares para mejorar la tolerancia de las plantas a otras condiciones desfavorables, como la sequía, la salinidad del suelo y las temperaturas extremas.

La mejora nutricional de los cultivos puede contribuir de manera significativa a reducir la malnutrición por carencia de micronutrientes en los países en desarrollo. La aplicación conjunta de diversas biotecnologías puede impulsar el bioenriquecimiento, es decir la obtención de alimentos con un contenido nutricional mejorado. Son necesarios análisis genómicos y mapas de los vínculos genéticos para identificar los genes responsables de la variación natural del nivel de nutrientes en alimentos comunes (Cuadro 2). Esos genes pueden ser transferidos seguidamente a cultivares conocidos por medio de técnicas convencionales de mejoramiento y de la selección con ayuda de marcadores o, si no hay suficiente variación natural dentro de una sola especie, por medio de la ingeniería genética. Por ejemplo, se están utilizando métodos no transgénicos para aumentar el contenido de proteínas en el maíz, de hierro en el arroz y de carotenos en la batata y la yuca.

Cuadro 2: Variación genética de las concentraciones de hierro, cinc, beta-caroteno y ácido ascórbico presentes en el germoplasma de cinco alimentos básicos (peso en seco)

Se puede recurrir a la ingeniería genética cuando dentro de una especie no existe suficiente variación natural del nutriente deseado. En el Recuadro 9 se describe el debate suscitado por un proyecto para mejorar el contenido de proteína de la papa mediante ingeniería genética. El famoso arroz dorado transgénico contiene tres genes exógenos -dos del narciso y uno de una bacteria- que producen provitamina A (véase el Recuadro 13, pág. 46). Los científicos han avanzado mucho en su intento de obtener arroz transgénico nutricionalmente mejorado que contenga genes productores de provitamina A, hierro y más proteína (Potrykus, 2003). Se están produciendo otros alimentos nutricionalmente mejorados, como aceites con un contenido menor de ácidos grasos perjudiciales. Además, se están modificando alimentos que con frecuencia producen alergias (camarones, maní, soja, arroz, etc.) para reducir su contenido de compuestos alergénicos.

Un importante factor técnico que limita la aplicación de la ingeniería genética a las especies arbóreas forestales es el bajo grado de conocimiento que existe actualmente acerca del control molecular de las características más interesantes. Uno de los primeros ensayos con especies arbóreas forestales modificadas genéticamente de que se tienen noticias se inició en Bélgica en 1988 utilizando álamos. Desde entonces, se han notificado más de 100 ensayos relativos a al menos 24 especies de árboles, principalmente especies de las que se obtiene madera. Las características para las que se ha contemplado la modificación genética han sido la resistencia a insectos y virus, la tolerancia a herbicidas y el contenido de lignina. La reducción de la lignina es un valioso objetivo en el caso de las especies de las que se obtiene pasta para la industria papelera, porque permite disminuir la utilización de sustancias químicas en el proceso.

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Capítulo 2: ¿Qué es la biotecnología agrícola? 
Sección Mejoramiento y reproducción de cultivos y árboles,
Subsección Ingeniería genética y Recuadro 9

 

RECUADRO 9
El «protato»: ¿ayuda para los pobres o caballo de Troya?
Los investigadores de la Universidad Jawaharlal Nehru de la India han obtenido mediante ingeniería genética una papa con un contenido de proteína entre un 33 y un 50 por ciento superior al habitual, incluidas cantidades considerables de todos los aminoácidos esenciales como la lisina y la metionina. La carencia de proteína está muy extendida en la India y la papa es el alimento básico de las personas más pobres.

Esta papa, conocida como «protato», fue creada por un grupo de instituciones benéficas, científicos, organismos públicos y empresas privadas de la India como parte de una campaña de 15 años de duración contra la mortalidad infantil. El objetivo que persigue la campaña es eliminar la mortalidad infantil proporcionando a los niños agua limpia, vacunas y una alimentación mejor.

El protato incluye un gen del amaranto, gramínea con alto contenido de proteínas que es originaria de América del Sur y que se vende mucho en las tiendas occidentales de alimentos. El protato ha sido sometido a ensayos de campo y pruebas para detectar la presencia de alérgenos y toxinas. Faltan probablemente al menos cinco años para su aprobación definitiva por el Gobierno de la India.

Sus defensores, como Govindarajan Padmanaban, bioquímico del Instituto de Ciencias de la India, argumentan que el protato puede dar un fuerte impulso a la nutrición infantil sin peligro de alergia porque tanto la papa como el amaranto son ya alimentos de amplio consumo. Tampoco representa una amenaza para el medio ambiente, porque en la India no hay variedades silvestres afines de la papa ni del amaranto, y el protato no entraña cambios en las prácticas habituales de producción de la papa. Por otra parte, no hay que preocuparse de que la tecnología sea controlada por empresas extranjeras, porque el protato ha sido creado por científicos de centros públicos de la India. Teniendo en cuenta esas ventajas, Padmanaban observaba: «A mi juicio sería moralmente indefendible oponerse a él.» (Coghlan, 2003).

Sus detractores, como Charlie Kronick, de Greenpeace, sostienen que el contenido de proteínas de las papas es muy bajo por naturaleza (un 2 por ciento aproximadamente), por lo que, incluso si se duplicara, sólo contribuiría en ínfima medida a resolver el problema de la malnutrición. Afirma que el esfuerzo realizado para obtener el protato ha estado más orientado a lograr la aceptación de la ingeniería genética por la opinión pública que a solucionar el problema de la malnutrición: «La causa del hambre no es la falta de alimentos. Es la falta de dinero efectivo y de acceso a los alimentos. Esos cultivos modificados genéticamente han sido creados para hacerlos más atractivos cuando de hecho la utilidad de su consumo es muy, muy escasa. Resulta muy difícil comprender en qué modo cambiará esto, por sí solo, la situación de la pobreza.» (Charles, 2003).

 

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Capítulo 2: ¿Qué es la biotecnología agrícola? 
Sección Mejoramiento y reproducción de cultivos y árboles,
Recuadro 9

2.6.2 Agricultura en suelos ácidos: mejora de la tolerancia al aluminio en cereales

El documento fuente empleado en este Dosier dice:

 

RECUADRO 8
Agricultura en suelos ácidos: mejora de la tolerancia al aluminio en cereales
El aluminio presente en suelos ácidos limita el crecimiento de las plantas en más del 30 por ciento de todas las tierras de cultivo, principalmente en los países en desarrollo. Hay dos métodos para aumentar la producción agrícola en suelos ácidos. Se puede añadir cal al suelo para aumentar el pH, pero ésta es una medida costosa y temporal. Otra solución es crear cultivares mejorados genéticamente que sean tolerantes al aluminio. Los cultivares de trigo existentes no contienen una variación genética significativa en lo que respecta a la tolerancia al aluminio. Habrá que mejorar la tolerancia del trigo recurriendo al acervo genético de especies afines más tolerantes. Se ha elaborado un mapa de los vínculos genéticos del trigo utilizando los marcadores disponibles para el gen de la tolerancia al aluminio.

El centeno tiene una tolerancia al aluminio cuatro veces superior a la del trigo. Por consiguiente se caracterizó un gen del centeno que controla la tolerancia al aluminio y se utilizaron marcadores del trigo, la cebada y el arroz para establecer una estrecha vinculación, paralela a la del gen del centeno, y para construir un mapa genético de alta resolución. Se realizaron estudios de la expresión génica de las raíces en el curso del tiempo que únicamente mostraron esa expresión en las raíces del centeno en presencia de aluminio.

Los estudios centrados en el gen de la tolerancia al aluminio son un buen ejemplo de utilización de métodos basados en problemas para integrar instrumentos de genética molecular y mejoramiento con el fin de aumentar la producción de trigo. La utilización de la relación genética (sintenia) entre cereales para obtener marcadores que permitan identificar y caracterizar rasgos con valor ha dado lugar a la aparición de métodos complementarios para aumentar la producción de trigo. Los genetistas pueden utilizar los marcadores para el gen del centeno en programas de mejoramiento con ayuda de marcadores en zonas donde no se pueden cultivar OMG o donde sólo se dispone de instrumentos convencionales de mejoramiento. Además, los métodos transgénicos de mejoramiento del trigo pueden utilizar esos marcadores en clonaciones basadas en mapas para aislar el gen en cuestión. Por último, la utilización de las relaciones sinténicas es una tecnología que permite manipular muchas características con valor añadido para mejorar cultivos de otras especies.

 

Fuente y ©: FAO "El Estado Mundial de la Agricultura y la Alimentación 2003-2004"
Capítulo 2: ¿Qué es la biotecnología agrícola? 
Sección Mejoramiento y reproducción de cultivos y árboles
Recuadro 8

Para más detalles sobre: Véase el informe de la FAO:
Comercialización de cultivos transgénicos Capítulo 3 ,
sección "La Revolución Genética: cambio de paradigma en la investigación y desarrollo agrícolas", subsección "Comercialización de cultivos transgénicos"
Repercusiones económicas del "arroz dorado" en Filipinas Capítulo 4 , Recuadro 13
¿Qué es el algodón Bt y por qué se cultiva? Capítulo 4 , Recuadro 14
Beneficios económicos de la soja tolerante a herbicidas Capítulo 4 , Recuadro 15

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