El sector agroalimentario es una de las principales áreas de... 50% de la cifra de ... INTRODUCCION

INTRODUCCION
El sector agroalimentario es una de las principales áreas de la Biotecnología, con más del
50% de la cifra de negocios potencial de la bioindustria. Pero el margen de beneficios
menor de este sector, hace que la economía sea el factor crítico para la aplicación actual
de la Biotecnología en él. Se prevén importantes mejoras a lo largo de todo el esquema
productivo, de las cuales hoy son realidad un cierto número de ellas, en el cual podremos
ir desarrollando describiremos a la aplicación agroalimentaria como parte importante del
presente trabajo mencionando artículos con alto contenido de investigaciones realizadas y
publicadas en diferentes revistas.
APLICACIONES AGROALIMENTARIAS DE LA BIOTECNOLOGIA
LA BIOTECNOLOGÍA VERDE, APLICACIÓN DE ÉXITO PARA LA
INDUSTRIA AGROALIMENTARIA
OBJETIVOS:
 Conocer la aplicación agroalimentaria mediante la biotecnología.
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
 Conocer los diversos campos de la aplicación agroalimentaria mediante artículos.
 Diferenciar a la aplicación agroalimentaria de las demás aplicaciones.
 Conocer la importancia de la aplicación agroalimentaria.
MARCO TEORICO:
APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA ACTUALIDAD
La biotecnología se aplica actualmente en sectores tan diversos como:
 la Salud Animal y humana.

Agroalimentación.
 Suministros industriales.
 Producción de energía
 Protección del medioambiente.
El desarrollo a la biotecnología aplicada a la sanidad humana ha sido el más
rápido, tanto enel campo de la terapéutica, como en el diagnóstico de
enfermedades. Desde que en 1978 se demostró que mediante la modificación
genética de E. coli se puede obtener grandes cantidades de insulina humana, se
han probado más de cincuenta fármacos o vacunas de origen recombinante y hay
en fase avanzada de estudio o pendiente de su aprobación, más de un centenar
de productos.
APLICACIONES AGROALIMENTARIAS DE LA BIOTECNOLOGIA
O BIOTECNOLOGIA VERDE
Labiotecnología verde es aquella dedicada a dar productos y servicios en el área
agroalimentaria durante los últimos años hemos podido comprobar como la biotecnología
se ha ido consolidando como una de las opciones más interesantes para todas aquellas
empresas que quieran marcar la diferencia. En el caso de la comunidad, cada vez son
más las compañías que han encontrado, en las aplicaciones biotecnológicas nuevas
líneas de negocios de éxito.
El sector agroalimentario ha sido uno de los grandes beneficiados de las aplicaciones
biotecnologicas.el sector ha sabido adaptar la biotecnología a su contexto, incluso se ha
podido comprobar como empieza a surgir una nueva tendencia , la biotecnología verde,
un
conjunto
de
herramientas
tecnológicas
que
utilizan
organismos
vegetales,
microorganismos y otros sistemas biológicos para la producción o mejoramiento de
vegetales para el consumo humano yanimal, el desarrollo de nuevos materiales y la
obtención de bioenergía .
Ya son muchas las empresas que han apostado por esta nueva forma ¨ verde¨ de hacer
innovación consiguiendo resultados de éxito.
La práctica de la biotecnologíaverde estápermitiendo, entre otras cosas, reducir los costes
en pesticidas, minimizar los tiempos y costes de las mejoras genéticas, incluso obtener
fuentes energéticas utilizando residuos agrícolas.
Los emprendedores del sector agroalimentario que trabajan bajo esta tendencia están
consiguiendo mayor innovación tecnológica para el sector, y en consecuencia un aumento
de valor para empresas clientes y productos.
Afortunadamente las empresas agroalimentarias de la comunidad han sabido encontrar
los actores clave de éxito al incorporar la biotecnología. Han creado estrategias y han
establecido un objetivo global desde el comienzo desarrollando así unplan claro y sólido
.además han podido y pueden contar con entidades como AINIA que están ayudando
muchas compañías estrechar relaciones con instituciones públicas para optimizar el
desarrollo de un nicho de mercado novedoso e implementar los proyectos.
A esto hay que sumar que las compañías que trabajan bajo aplicaciones biotecnológicas
cuentan con marco incomparable de ayudas y subvenciones
en materia de hecho
actualmente todas estas empresas pueden acceder al programa de investigación y
desarrollo tecnológico del IMPIVA,un programa en el que se subvenciona hasta el 60% de
los costes elegibles de sus proyectos innovadores. Sin duda la biotecnología se está
consolidando y las empresas del sector agroalimentario se están dando cuenta de su
potencial.
El sector agroalimentario, bajo la biotecnología verde, se perfila como uno de los actores
que más darán que hablar
Termino biotecnología verde también conocida como biotecnología vegetal o agrícola,
hace referencia a las aplicaciones de la biotecnología en el campo de la agricultura. Por
tanto esta disciplina incluye las siguientes áreas de investigación y aplicaciones:
1.-Cultivo in vitro de plantas: Estas técnicas permiten producir, en condiciones
de laboratorio, plantas completas a partir de fragmentos muy pequeños de partes
de las plantas como hojas, raíces o tallos e incluso a partir de una única célula
vegetal. De este modo se pueden producir plantas idénticas a las seleccionadas y
libres de agentes patógenos en un tiempo reducido.
Los ejemplos se muestran a continuación en artículos resumidos para un mayor
entendimiento.
Aplicación de técnicas de cultivo in vitro en la propagación de Legrandia concinna
Resumen
Legrandia concinna (Phil.) Kausel es un árbol nativo que se encuentra en estado de conservación
bajo la categoría de Vulnerable. Es un árbol pequeño que no alcanza grandes dimensiones; se
caracteriza porque su madera es muy dura, utilizándose en la fabricación de mangos de
herramientas; no se conocen otros usos específicos; sin embargo, es una especie que posee un
alto potencial ornamental. Existe un gran desconocimiento de la especie y en particular sobre sus
sistemas de propagación. Estos últimos han sido investigados en relativa profundidad y no existe
información
acerca
de
los
métodos
de
propagación
mediante
cultivo
de
tejidos
o
micropropagación. Actualmente el cultivo in vitro se ha constituido en una vía excelente para
incrementar el número de individuos de especies leñosas, especialmente las que se encuentran
bajo estado de conservación. Se estableció in vitro Luma del Norte, utilizando segmentos nodales
con yemas axilares de plantas juveniles (tres años). A través de un experimento factorial se
evaluaron las respuestas de establecimiento y multiplicación organogénica de los explantes en
dos medios basales: MS y DKW y dos combinaciones hormonales 0,1/1 y 0,1/0,5 mg/l de AIB y
BAP respectivamente. Los mejores resultados se obtienen con medio MS y combinación hormonal
0,1/0,5 mg/l de AIB y BAP respectivamente.
INTRODUCCION
Legrandia concinna (Phil.) Kausel, conocida vulgarmente como Luma del Norte, es una especie
perteneciente a la familia Myrtaceae, endémica de Chile y en estado de conservación bajo la
categoría de Vulnerable por el primer simposio sobre Flora Arbórea y Arbustiva Nativa de Chile .
Es una especie higrófila que crece en quebradas húmedas o cerca de cursos de agua, formando
asociaciones más o menos puras, de poca extensión y acompañada, por lo general, de algunos
ejemplares esparcidos de Nothofagus obliqua. Actualmente, se le puede encontrar en un área
muy restringida ubicada desde el Sur de la provincia de Linares (VII Región) hasta el Norte de la
provincia de Ñuble (VIII Región), en la precordillera andina y hasta 1.000 ms.n.m.
Aproximadamente. En todas las poblaciones conocidas se observa un reducido número de
individuos ubicados en su mayoría en zonas de alteración ambiental. El reducido contingente de
las poblaciones, su restringida área de distribución geográfica y la fuerte presión antrópica por su
entorno, ameritarían su traspaso de especie Vulnerable a En Peligro.
Esta especie se caracteriza porque su madera es muy dura y resistente, utilizándose en la
fabricación de mangos de herramientas y en algunos elementos rústicos de labranza. No se
conocen otros usos específicos; sin embargo, es una especie que presenta un alto potencial
ornamental, ya que cuenta con características que le permiten desarrollarse como tal, posee hoja
perenne, un fruto muy atractivo, no alcanza grandes dimensiones, es de crecimiento lento y muy
aromática, por lo que se recomienda para plazas, parques y jardines .
La producción de Luma del Norte en vivero se presenta normalmente sin grandes dificultades,
requiriendo de algunas condiciones simples para su buen desarrollo, tales como semisombra, un
suelo húmedo y un riego mediano. Sin embargo, normalmente en especie bajo estado de
conservación se enfrenta el problema de disponibilidad de material para desarrollar su
propagación por técnicas tradicionales. En este contexto la distribución natural de muchas
especies nativas y, en particular, Luma del Norte, ha sufrido un gran deterioro debido a la
explotación irracional que sufrieron en el pasado a través de la extracción indiscriminada de los
mejores individuos y a causa de la sustitución por plantaciones forestales, razón por la cual
actualmente encontramos un reducido número de individuos. Asumiendo que estas últimas van en
un aumento progresivo, no es seguro que el establecimiento de leyes de protección de la Flora
Nativa garantice la sobrevivencia de esta especie
No obstante, a través de métodos de propagación tradicional aún existen limitaciones y
dificultades importantes, tales como lentitud en el proceso de germinación, irregularidad en la
obtención de plántulas para formar una población homogénea, en cuanto edad y tamaño,
obtención de semillas a intervalos irregulares y con escasa viabilidad, etc. Por tanto, el
cultivo in vitro o micropropagación se presenta como una excelente alternativa para superar las
dificultades antes mencionadas de los métodos tradicionales en la producción de una amplia
gama de especies , ya que por medio de esta técnica es posible reproducir clones con alto valor
genético y, además, conseguir plantas de alta calidad que pueden llegar incluso a triplicar las
ganancias económicas.
En este trabajo se propone una alternativa metodológica de propagación, desarrollando un
protocolo de establecimiento y multiplicación organogénica por medio de la técnica del
cultivo in vitro, que permitirá regenerar individuos de Luma del Norte, con fines futuros de
recuperación, conservación y reforestación de la especie.
RESULTADOS Y DISCUSION
Etapa de establecimiento. Los resultados de supervivencia fueron similares, tanto para el medio
de cultivo MS como para DKW . La alta tasa de mortalidad obtenida se asocia a la actividad de
agentes de tipo fúngico y bacteriano que se encuentran alojados en los tejidos internos del
material vegetal. Según Pierik, el material vegetal, a pesar de ser esterilizado antes del
aislamiento, no siempre es completamente estéril y sólo se hace visible cuando el centro
infeccioso es escindido (durante el repicado) y se pone en contacto con el medio de cultivo. Sin
embargo, la selección de explantes primarios al final de la etapa de establecimiento permitió que
la etapa de proliferación fuera todo un éxito, ya que se eliminó un alto grado de infección.
Respectivamente, los resultados del análisis ANDEVA para las variables factor medio de cultivo y
factor hormonal no permitieron evidenciar diferencias significativas entre los dos medios de
proliferación y las combinaciones hormonales estudiadas. A pesar de que no existen diferencias,
muestra una marcada tendencia con mejores resultados para el medio MS, probablemente por la
mayor concentración de algunos
Longitud de brotes. Otra de las respuestas de interés obtenidas a partir del cultivo in vitro, que se
asocia con el crecimiento y desarrollo, es la elongación de los microtallos, parámetro que se ve
fuertemente afectado por el tiempo de exposición en cultivo.
CONCLUSIONES
El protocolo desarrollado en este estudio permite propagar Legrandia concinna a través del
cultivo in vitromediante segmentos nodales con yemas axilares, ofreciendo una vía adecuada para
multiplicar y preservar esta especie en vías de extinción a través de la metodología propuesta en
este trabajo.
El principal problema en la etapa de establecimiento fue la contaminación fúngica, dando paso,
posteriormente, a una predominancia de contaminación por bacteria, concluyéndose que las
condiciones de pretratamiento de la planta madre son un elemento de suma importancia para el
éxito del cultivo. Los mejores resultados de respuesta organogénica de los segmentos nodales
cultivados in vitro se obtuvieron en medio de cultivo MS y la combinación hormonal 0,1/0,5 mg/l de
AIB/BAP, respectivamente. El siguiente paso es su establecimiento en condiciones ex vitro,
investigación que se está llevando a cabo actualmente por medio de ensayos de enraizamiento
ROPAGACION IN VITRO DE CALA BLANCA SPATHIPHILLUM SP
INTRODUCCIÓN
in vitro.
Spathiphyllum sp es una especie perteneciente a la familia Araceae, denominada comúnmente cala
blanca, muy conocida y utilizada como planta ornamental de interiores y exteriores por la belleza de su
follaje y lo vistoso de sus inflorescencias.
Se propaga vegetativamente mediante brotes laterales y adventicios y aunque este método es rápido
puede tardarse un año (FONNESBECH y FONNESBECH, 1979); usando métodos de cultivo in vitro es
posible acortar dicho tiempo a seis meses, además de obtener cientos de plantas mediante
multiplicación clonal masiva.
FONNESBECH y FONNESBECH (1979) lograron regeneración de brotes de Spathiphyllumsp a partir
de yemas, tallos e inflorescencias, pero no a partir de hojas y pedúnculos. GEIER (1986) trabajando
con el género Anthurium de la familia Araceae logró la regeneración de plantas a partir de segmentos
de hojas, encontrando que esta regeneración era altamente dependiente del genotipo y la edad de las
hojas. También observó que los diferentes factores del medio de cultivo eran de importancia en la
inducción de callo y la subsiguiente formación de brotes, como en el caso de que bajos niveles de
NH4NH3 (200 mg/l) eran beneficiosos en la regeneración de los genotipos investigados por este autor.
Este trabajo tiene como objetivo la propagación in vitro de Spathiphyllum sp., a partir de segmentos de
inflorescencias.

2.-Producción vegetal asistida por marcadores moleculares: Consiste en el empleo de
marcadores moleculares para seleccionar una determinada característica de interés. Un
marcador molecular es una secuencia de ADN de longitud corta que se encuentra
estrechamente ligada a la característica de interés cuya selección permite seleccionar rasgo
deseado.
MARCADORES
GENÉTICOS
DE
RESISTENCIA
A
ROYA
DE
TALLO (Pucciniagraminis Persoon f. sp.avenae) EN AVENA (Avena sativa L.)
RESUMEN
La roya del tallo (Pucciniagraminis Persoon f. sp. avenae) disminuye la productividad de
avena en México. Las variedades que actualmente se siembran son susceptibles a esta
enfermedad. El objetivo de este estudio fue buscar e identificar marcadores moleculares
ligados a genes de resistencia a la roya del tallo en cuatro cultivares de avena. En primavera–
verano de 2004 se evaluó en campo, en siete localidades, la reacción a la roya del tallo, y en
2005 en invernadero, la reacción a ocho aislados de roya del tallo colectados en diversas
localidades del territorio nacional, de las variedades Chihuahua, Obsidiana, Cevamex y
Karma. Se utilizaron 30 iniciadores con regiones NBS–LRR en el genoma de la avena y 12
ligados a genes de resistencia a roya en gramíneas. La identificación de los marcadores se
realizó con base en el concepto de genes análogos de resistencia (RGAs) y el mapa
comparativo de la especie. Los resultados de la evaluación mostraron la susceptibilidad de la
variedad Chihuahua; Obsidiana y Cevamex fueron moderadamente resistentes y Karma
resistente; esta última mostró el mayor número (17) de marcadores polimórficos ligados a
genes de resistencia. Los iniciadores: PIC11–K2/PIC11–WEL, Kinase2 D–E/ KQCFA 3–4,
PLOOP1–4/WMA1–4, Kinase2 D–E/WMA1–4, NBS B, F2/R2 y Hv3Lrk, pueden ser
indicadores de los genes que confieren resistencia a la roya del tallo.
INTRODUCCIÓN
La avena es el cultivo con mayor tasa de crecimiento en la superficie sembrada en México.
En el período de 1980–1995 se sembraron entre 300 y 400 000 ha por año; a partir de 1996
la siembra se extendió hasta alcanzar las 700 000 ha en 2003 (SIAP, 2003), debido, que es
un cultivo emergente con calidad forrajera (Villaseñor–Mir et al,2003). El 90% de la
superficie con avena se siembra bajo condiciones de temporal durante el verano, lo que
favorece
el
desarrollo
de
la
roya
o
chahuistle
(Moreno,
1968).
La
roya
de
tallo (Pucciniagraminis Persoon f. sp.avenae) disminuye el rendimiento de grano hasta en
70% (Epstein et al., 1988; Archila y Hernández, 2002) y el forraje cosechado es de bajo
valor nutrimental (Espitia–Rangel et al., 2002).
La resistencia genética es la mejor defensa para evitar el daño de la roya de tallo (Villaseñor–
Mir et al., 2001). Las regiones productoras de avena con pocas variedades en las siembras
comerciales son ideales para el desarrollo de nuevas razas fisiológicas de roya, por lo que en
ocasiones se presentan epifitias (Singh et al.,2004); esta situación ha prevalecido en México
durante los últimos años, lo que ha propiciado la pérdida de resistencia de las variedades.
Ante una amplia gama de razas fisiológicas del patógeno, es necesario implementar
estrategias de mejoramiento genético orientadas al desarrollo de variedades con resistencia
horizontal o duradera (Huerta–Espino y Singh, 2000); para lo cual se deben identificar
genotipos de avena que posean genes con efectos de resistencia.
Hasta la fecha no se ha logrado obtener variedades con resistencia amplia y duradera contra
la roya de tallo, debido, entre otras causas, al desconocimiento de los genes que confieren la
resistencia a la avena. Sin embargo, la selección recurrente se dificulta, yaque este método
requiere la presencia del patógeno y las condiciones ambientales adecuadas para que se
desarrolle la enfermedad, lo cual no siempre sucede. Con el uso de marcadores moleculares
de ácido desoxirribonucleico (ADN) es posible realizar un inventario de los genes de
resistencia presentes en el material elite de avena, que permita la selección asistida por
marcadores moleculares (SAM). El mejoramiento genético por selección recurrente puede
efectuarse por medio de estos marcadores sin necesidad de la patogénesis.
La base del proceso de mejoramiento genético por selección asistida es la identificación de
marcadores ligados a los genes de resistencia al patógeno, lo cual puede hacerse por medio
de diferentes métodos (Beckman y Osborn, 1992; Vanderbeek y Vanarendonk, 1993;
Maliepaard et al, 1997; Nuez y Carrillo, 2000). La identificación de los marcadores se realiza
mediante dos estrategias. La primera es la búsqueda de marcadores por reacción en cadena
de la polimerasa (PCR) con iniciadores para genes de resistencia análogos (RGAs). Para ello,
se usan iniciadores diseñados para amplificar dominios conservados de genes de resistencia
(previamente clonados y publicados), de importancia en el cultivo o en especies relacionadas.
La base teórica para identificar RGAs, surge del conocimiento generado en los últimos años
de la secuencia nucleotídica de varios genes R de resistencia a enfermedades. En estos
genes R, se han encontrado homologías significativas en sus secuencias de ADN (motivos) y
de aminoácidos. Las clases más abundantes de genes R codifican las proteínas que
contienen en la parte central un sitio conformado con secuencias que unen nucleótidos
(nucleotidebindingsite: NBS) y en el extremo carboxilo, un sitio de secuencias repetidas que
codifican para varias leucinas (leucinerichrepeats: LRR),formando un gen R del tipo NBS–
LRR (Grant et al., 1995). También pueden encontrarse secuencias similares que codifican a
las estructuras de la familia de receptores de respuesta inmune de Drosophila, llamados
receptores tipo Toll (Tolllikereceptors –TLR–). Este grupo de receptores pertenece a la gran
familia de los llamados TIR(receptores Toll/IL–1 –interleukina), ya que todos ellos tienen un
dominio de gran similitud estructural y poseen mecanismos de transducción similares con
mediadores secundarios comunes (O'Neill, 2000). Otras secuencias que producen dominios
alfa helicoidales en las proteínas conocidos como "coiled–coil" (CC), y otros como cierres de
leucina (leucine zipper: LZ), pueden también estar presentes, lo que da como resultado genes
del
tipo TIR–NBS–LRR,
CC–NBS–LRR o
de LZ–NBS–LRR. (Staskawicz et
al., 1995;
Hammond–Kosack y Jones, 1997; McDowell y Woffenden, 2003). Esta estrategia ha sido
utilizada con éxito en trigo (Spielmeyer et al., 1998), soya (Kanazin et al., 1996), papa
(Leister et al., 1996), lechuga (Shen et al. 1998) y maíz (Collins et al., 1998) entre otros.
La segunda estrategia se basa en la similitud de los mapas genéticos comparativos entre
especies que pertenecen a una misma familia (Paterson et al., 2000). Por ejemplo, para las
especies de la familia de las gramíneas se han elaborado mapas comparativos detallados con
los que es posible predecir el contenido y orden de los genes para cada una de ellas
(Bennetzen et al., 1998; Gale y Devos, 1998; Wilson et al., 1999). Las especies dentro de una
familia han sido ligadas por un sistema común de genes ortólogos detectados por medio de
hibridación del ADN. Una aplicación práctica de este conocimiento es el diseño de iniciadores
degenerados, los cuales se utilizan para identificar un gen común entre especies de una
misma familia (Fulton et al., 2002).
El objetivo de este estudio fue la búsqueda e identificación de marcadores moleculares
ligados a genes de resistencia a roya de tallo (Pucciniagraminis Persoon f. sp. avenae) en
cuatro variedades comerciales de avena.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Evaluación de la resistencia
La variedad Chihuahua fue la más susceptible a roya de tallo, ya que mostró los niveles más
altos de infección en los siete sitios de evaluación. Las variedades Karma, Cevamex y
Obsidiana presentaron diferentes niveles de infección y reacción a la enfermedad. La
variedad Karma tuvo mayor estabilidad, ya que los porcentajes de infección observados
fueron los de menor variación .
Los resultados de la evaluación en plántula bajo condiciones de invernadero, al igual que en
campo, muestran que la variedad Chihuahua fue susceptible a todos los aislados; Cevamex lo
fue a cuatro, Obsidiana fue susceptible a dos y moderadamente resistente a tres y Karma
manifestó el mayor nivel de resistencia, razón por la cual se puede inferir que esta variedad
posee más genes de resistencia a las razas fisiológicas de royade tallo. Los aislados 3.1 y 4.1
fueron, en promedio, los más agresivos con las variedades evaluadas, en tanto que el aislado
14.2 fue el más atenuado . La variabilidad de la interacción entre los aislados y las variedades
demuestra que existe interacción específica patógeno–hospedero y explica, en parte, la
inestabilidad de resistencia a roya de tallo en las variedades que se cultivan en México
(Villaseñor–Mir et al. , 2003). Lo anterior permite inferir que en el germoplasma de avena que se
cultiva en México existe una amplia diversidad de genes de resistencia
CONCLUSIONES
La metodología aplicada a nivel de marcadores moleculares permitió detectar diferencias entre
variedades de avena respecto a su reacción al ataque de roya de tallo (Pucciniagraminis Persoon f.
sp. avenae).
En la variedad Karma se observaron la mayoría de los marcadores de genes de resistencia que
poseen Obsidiana y Cevamex.
3.-Hibridacion: En ocasiones, la descendencia procedente del cruce de dos variedades o
especies diferentes suele tener características deseadas. Este fenómeno se conoce como
“vigor híbrido” y suele dar lugar a plantas de mayor productividad.
(Hibridización y selección de cepas deSaccharomycescerevisiae a partir de levaduras
de panificación industriales)
Se
llevó
a
cabo
un
estudio
de
hibridación
de
dos
cepas
de
levadura
de
panificaciónSaccharomycescerevisiae aisladas en Tailandia, IFRPD 6080 e IFRPD 6081. Se
empleó la técnica de rare-mating con cepas de apareamiento haploides y diploides de
levaduras de panificación japonesa. Se seleccionaron híbridos poliploides (triploides y
tetraploides)
producidos
por
rare-mating,
y
se
indujeron
por
esporulación.
Se llevó a cabo un screening de segregantes obtenidos de clones de esporas individuales de
los híbridos por determinación de sus características, por ejemplo, producción de levadura
luego de su cultivo, contenidos de trihalosa y carbohidratos totales de la

4.-Biofertilizantes y biopesticidas: Los biofertilizantes y biopesticidas permiten sustituir
pesticidas químicos que pueden contener sustancias contaminantes y dar lugar a efectos
indeseables sobre los cultivos.
Biofertilizantes
como
alternativa
nutricional
en
ornamentales
Este documento es un artículo preparado por la Fundación de Asesorías para el Sector
Rural FUNDASES, entidad de la Organización El Minuto de Dios (Bogotá, Colombia), con el
apoyo de la Asociación Colombiana Exportadora de Flores ASOCOLFLORES(Colombia).
Se realizó esta investigación en dos cultivos de flores (clavel y pompón) de la Sabana de
Bogotá con el fin de probar el efecto sobre plantas y la producción de flores de un
biofertilizante formado por diferentes cepas de Azotobactersp. (bacteria de vida libre, fijador
de nitrógeno atmosférico y productora de sustancias estimuladoras del crecimiento). Se
manejaron tres niveles de fertilización nitrogenada: 100, 50 y 30 por ciento, y dos mezclas de
cepas de Azotobactersp. El análisis estadístico no mostró diferencias significativas entre los
diversos tratamientos en el desarrollo vegetativo, producción de ramos y calidad de flor, lo
que representa beneficios económicos y ambientales muy prometedores.
Microorganismos antagonistas para el control fitosanitario
Existe un grupo importante de hongos y bacterias que presentan efectos antagónicos con
otros microorganismos, y esta acción puede ser aprovechada como una forma de control
biológico de patógenos vegetales. Entre los microorganismos más importantes se encuentran
las bacterias de los géneros Fusarium, Pseudomonas y Bacillus, y hongos de los géneros
Gliocladium y Trichoderma. Este último es el más utilizado para el control de un grupo
importante de patógenos del suelo. El efecto principal de Trichoderma es por
hiperparasitismo, aunque algunas especies y cepas pueden producir metabolitos bioactivos
que incrementan su acción. Además, algunos aislamientos controlan nematodos.
El género Trichoderma comprende una gran cantidad de cepas de hongos que actúan como
agentes de control biológico, las propiedades antagónicas las cuales están basadas en la
activación de mecanismos múltiples. Las cepas de Trichoderma ejercen biocontrol contra
fitopatógenosfungales, sea indirectamente al competir por nutrientes y espacio, modificando
las condiciones
ambientales, o promoviendo el crecimiento de la planta y sus mecanismos defensivos y la
antibiosis, o sea directamente, pro medio de mecanismos tales como micoparasitismo. Estos
mecanismos directos e indirectos pueden actuar de forma coordinada, y su importancia en el
proceso de biocontrol depende de la cepa de Trichoderma, el hongo rival, el cultivo, y las
condiciones ambientales, lo que incluye disponibilidad de nutrientes, pH, temperatura y
concentración de hierro
5.-Ingeniería genética de plantas: La ingeniería genética permite transferir de forma
selectiva genes de un organismo a otro dando lugar a nuevos cultivos vegetales, nuevos
animales o nuevas materias. Existen multitud de cultivos vegetales que han sido modificados
genéticamente como el algodón, el maíz y la soja.
ALIMENTOS TRANSGÉNICOS
La biotecnología ha desarrollado numerosos métodos gracias a largos y minuciosos procesos, que
requieren el paso de varias generaciones de plantas silvestres y la selección de cosechas para
desarrollar algunas características específicas en un determinado producto que han beneficiado la
agricultura y la producción de alimentos.
Con el vertiginoso desarrollo de la biología molecular y tras largos y costosos ensayos en
laboratorios, los ingenieros genéticos han logrado obtener los mismos resultados conseguidos con la
biotecnología pero de manera más rápida, eficiente y específica. Así, lograron incorporar material
genético (genes) de otro organismo, a una planta. En una primera fase, la ingeniería genética (IG) de
las plantas se enfocó principalmente a la creación de especies que expresaran resistencia a
herbicidas y pesticidas, lo que permitió la eliminación selectiva de maleza u otros organismos sin
daño a la planta. En una segunda fase, se comenzó a utilizar la IG con el objeto de mejorar la calidad
de las cosechas en términos de beneficios para el consumidor, con un potencial impacto en la
nutrición humana . Los alimentos transgénicos son el más reciente fruto de la evolución tecnológica,
aunque su conocimiento es incipiente e incompleto.
La IG permite aislar desde un organismo la secuencia de interés de ADN y propagarlo en otro
organismo, permitiendo obtener cantidades ilimitadas del producto codificado por dicho gen. En
términos simples, la metodología consiste en tomar un fragmento de ADN, obtenido habitualmente
por acción de enzimas de restricción, el que se une covalentemente por medio de una enzima ADN
ligasa a un vector o plásmidio generando una molécula nueva conocida como recombinante. El
vector que se utiliza contiene secuencias que permiten la replicación y secuencias que facilitan su
selección. Estas últimas, en ocasiones son genes que confieren resistencia a antibióticos específicos.
Luego, el ADN recombinante obtenido, se introduce en un microorganismo, el que se cultiva y
selecciona por su resistencia al antibiótico. Al crecer, se expresa el gen de interés y se introduce en
el vegetal que se desea modificar, obteniéndose el producto transgénico. Esta técnica ha sido
ampliamente utilizada en el campo de la medicina y ha permitido el desarrollo de importantes
avances terapéuticos como por ejemplo la producción de insulina recombinante .
Con respecto a los alimentos transgénicos, lo que se hace es buscar, en un ser vivo (animal, planta,
bacteria o virus) un gen que codifique una proteína; como podría ser una una enzima que intervenga
en la maduración de los frutos o en la producción de un compuesto inhibidor de multiplicación viral o
de una característica estructural u organoléptica, confiriéndole un aumento del contenido de un
nutriente o una mayor tolerancia a un herbicida. Este gen se introduce en el material genético del
alimento que se desea mejorar o modificar. Con esto se obtienen las características finales
deseadas, sin tener que pasar por lentos procesos de selección y cruces de cosechas y de animales
que se venía realizando tradicionalmente.
En el tabla 1 se enumeran algunos de los resultados obtenidos con la aplicación de la tecnología del
ADN recombinante.
Durante los últimos 5 o 6 años, se ha desatado un conflicto en relación con los riesgos y beneficios
para salud humana del consumo de los alimentos modificados genéticamente (AMG). Esto ha
llegado incluso a las esferas socioeconómicas y legales, incrementándose notablemente en los
últimos años. En concreto, el número de estudios científicos sobre los riesgos toxicológicos y efectos
adversos sobre la salud del potencial consumo humano de los AMG, es muy escaso .
La mayoría de las publicaciones sobre el tema, corresponden a estudios experimentales realizados
en animales. Dentro de los hallazgos sorprende la variedad y disparidad de los resultados lo que
dificulta su interpretación. Hammond y colaboradores no encontraron diferencias en el valor nutritivo
de la soya modificada (resistente a herbicida), comparada con la tradicional. Fares y Sayed
estudiaron el consumo de papas con gen de una bacteria que le confería resistencia a herbicidas. Se
encontraron escasos cambios en la estructura del íleon de ratas, en comparación con los animales
alimentados con papas no modificadas. Este resultado fue considerado como el producto de la
expresión del gen, por lo que los autores recomendaron llevar a cabo cuidadosos exámenes de todos
los posibles efectos de los AMG antes de su comercialización.
El estudio de Brake y Vlachosno encontró diferencias significativas en los índices de supervivencia ni
en los incrementos y porcentajes de peso en pollos alimentados con maíz transgénico en relación a
los controles. El estudio de Tutel´ian, en ratas alimentadas con soya modificada, encontró una
modificación de la función de membrana y la actividad enzimática de los hepatocitos. En todos estos
casos mencionados, se cuestionó la metodología, tamaño muestral, tiempo de exposición y aspectos
toxicológicos los que no fueron valorados.
Una de las publicaciones que ha sido más comentada pertenece a Ewen y Pusztai en 1998. Esta
tuvo gran trascendencia en los medios de comunicación y causó mucha controversia científica. Estos
investigadores
mostraron
que
ratas
alimentadas
con
papas
modificadas
con
LectinaGalantusnivalisagglutinin (GNA) para protegerlas de ataques de insectos, presentaban
diversos efectos en diferentes partes del tracto gastrointestinal, tales como aumento de la
proliferación de la mucosa gástrica y de la velocidad mitótica del intestino, efectos que fueron
atribuidos a la expresión del transgen GNA. Los autores adelantaron sus resultados a los medios de
comunicación trayendo alarma al público al declarar que «le parecía tremendamente injusto que los
humanos fuésemos tratados como animales de laboratorio y que no comería por ningún motivo
AMG». Sin embargo, al igual que los estudios antes mencionados, este estudio también fué
cuestionado en términos metodológicos.
El estudio de Fenton, basado en el de Ewen y Putzai pero realizado en humanos, demostró que el
GNA insertado en el genoma de vegetales se unía fuertemente a glicoproteínas de las membranas
de los leucocitos. Aunque no se demostró que la unión fuera exclusivamente a las proteínas de los
leucocitos, la importancia radica en que el 90% de las proteínas de membrana son receptores y es
imposible predecir el lugar del genoma al que serían incorporados, con las consecuencias que de ello
podrían derivarse.
Ambos autores recomendaron realizar evaluaciones sobre los potenciales efectos sobre la salud de
los AMG, antes de ser incluidos en la cadena alimentaria. Sin embargo, también se han cuestionado
los métodos, técnicas y periodos de exposición en este trabajo .
EFECTOS ADVERSOS
Los potenciales riesgos a los que nos podríamos ver expuestos con los AGM y que son el
fundamento de organizaciones ecologistas que rechazan la utilización y consumo de AGM, son el
desarrollo de alergias, la resistencia a los antibióticos, la pérdida o modificación del valor nutricional
de los alimentos, la presencia de compuestos tóxicos, la aparición de enfermedades nuevas y no
tratables, además del daño a las especies silvestres de plantas.
ALERGIAS
Históricamente los alimentos han producido alergias en personas susceptibles. Los genes, que es lo
que se transfiere de un organismo a otro para obtener AGM, codifican ciertas proteínas que pueden
ser alergénicas para un grupo de la población. En la compañía Pionner Hi-Bred International
observaron que el crecimiento de los animales se podía optimizar con una dieta rica en aminoácidos
azufrados, por lo que diseñaron una soya transgénica que tuviera esta característica, introduciendo
un gen de nuez de Brasil. Nordlle y colaboradores observaron que los alérgicos al extracto de nuez
resultaban positivos en un test al extracto de soya transgénica, demostrando que ligaba a Ig E. Por
ello, hubo que retirar el producto antes de que llegara al mercado.
La dificultad de separar la soya para el consumo humano de aquella para otros fines resulta un gran
problema. La proteína de la soya se utiliza frecuentemente en fórmulas lácteas infantiles, en
sustitutos de la carne, entre otros La Food and DrugAdministration de los Estados Unidos, exige de
rigurosos procedimientos para evaluar el potencial alergénico de los productos transgénicos antes de
autorizar su comercialización
permitiendo a la industria la posibilidad de evaluar que dichos
productos sean tan seguros como los tradicionales.
RESISTENCIA A LOS ANTIBIÓTICOS
La posibilidad de que se transmita resistencia a los antibióticos a través del consumo de alimentos
transgénicos, constituye uno de los mayores temores en relación con el consumo de AGM. Se
postula que al utilizar bacterias u otros microorganismos resistentes a un determinado antibiótico
para seleccionar aquellas que han incorporado los genes que codifican la característica de interés. Al
ingerir estos productos se transmitiría esa resistencia al antibiótico lo que dificultaría el manejo de
patologías.
Sin embargo, no existe evidencia que se puedan transferir estos genes de resistencia desde los AMG
al tracto digestivo humano. Por otro lado, esta metodología es cada vez menos utilizada lo que le ha
restado importancia a este aspecto.
TOXINAS Y ANTINUTRIENTES
Hay que recordar que las tóxinas también pueden estar en alimentos tradicionales. Sí la
concentración de toxinas es mayor en el alimento transgénico que en el tradicional, producto de la
manipulación, no se podría comercializar . Se han desarrollado productos con menores niveles e
inclusive sin toxinas, comparado con su equivalente no modificado .
Los inhibidores o antinutrientes, normalmente están presentes en los alimentos tradicionales. Ellos se
destruyen en porcentajes variables por la cocción, como ocurre con el ácido fítico en el trigo entero
de panificación. La técnica se enfoca más bien en eliminar o disminuir las concentraciones de estos
compuestos de manera de favorecer su biodisponibilidad.
En conclusión, no existe en la actualidad evidencia científica que respalde la teoría de que, asociado
al consumo de AMG se haya desarrollado alguna enfermedad o daño a largo plazo. No se ha
observado ninguna reacción adversa que no se haya dado con los alimentos sin modificar. Tampoco
se ha evidenciado modificaciones que vayan en detrimento del contenido nutricional. Sin embargo,
aún no conocemos los efectos a largo plazo de la ingesta de AGM, por lo que serán necesarias
evaluaciones en el futuro.
Un método de transformación genética de maíz para conferirle resistencia ulterior a
enfermedades virales
El maíz es uno de los tres cereales de mayor importancia en el mundo. Más de cuatrocientos
millones de personas en América Central, México, África y Asia dependen de ese cultivo para su
subsistencia. En países tropicales su productividad es baja debido en gran parte a enfermedades
virales (FAO y CIMMYT 1997). En América Latina hay muchos virus que atacan el cultivo, siendo uno
de los más importantes el virus del rayado fino del maíz (MRFV), descrito y caracterizado por Gámez
(1969, 1983). A nivel molecular, su genoma fue clonado y secuenciado por Hammond y Ramírez
(2001), quienes además desarrollaron métodos moleculares para el diagnóstico de la enfermedad.
Este virus es transmitido exclusivamente por el insecto cicadélido Dalbulusmaidis (DeLong y
Wocott fide Gámez 1973), y ocasiona pérdidas de 40 a 50% en el peso de las mazorcas en cultivares
criollos adaptados a las condiciones locales en Mesoamérica.
Los nuevos cultivares e híbridos desarrollados por los fitomejoradores son, no obstante, muy
susceptibles al MRFV, donde las pérdidas pueden alcanzar el 100%. En varios estadíos de la
enfermedad, la planta entera se marchita llegando hasta a morir (Gámez 1980). Es entonces, de
fundamental importancia el introducir resistencia no convencional al MRFV en los cultivares de maíz
que se siembran en América Latina y en Costa Rica para aumentar su producción, y reducir la
aplicación de plaguicidas para el control del insecto vector del virus.
Las técnicas biotecnológicas modernas representan nuevas alternativas para el control de
enfermedades virales. Algunas de esas estrategias se basan en la expresión in planta, de genes
virales o de secuencias derivadas del patógeno, mediante técnicas de ingeniería genética y de
transformación genética (Madriz-Ordeñana 1999). Esta forma de resistencia se conoce como:
"resistencia derivada del patógeno" (Sanford y Johnston 1985).
La expresión de la proteína de cubierta viral en plantas transgénicas es una estrategia que ha sido
muy utilizada para conferir resistencia a enfermedades virales en muchos cultivos vegetales de
importancia agrícola (Beachy et al. 1990). Algunos han sido liberados para el cultivo comercial. Estos
incluyen tomates resistentes al virus del mosaico de tomate (ToMV) y al virus del mosaico del pepino
(CMV), pepino resistente a CMV, calabaza resistente a virus del mosaico amarillo del zuchini (ZYMV)
y al virus del mosaico de la sandía (WMV2), etc. (Lomonossoff 1995). Kogel et al. (1996), clonaron el
gen de la proteína de cubierta del MRFV (cpMRFV), clon que luego fue utilizado en la elaboración de
una construcción molecular que pudiese ser expresada en plantas transgénicas de maíz. O’ConnorSánchez et al. (2002) desarrollaron un sistema muy eficiente de regeneración de plantas de
genotipos tropicales de maíz, basado en la inducción de callos organo-embriogénicos derivados de
ápices, para ser utilizado en experimentos de transformación genética por medio de biobalística. Es
entonces de gran interés aplicar este método a los genotipos costarricenses de maíz, para
confererirles resistencia a enfermedades virales y otras plagas.
El objetivo de la presente investigación fue desarrollar una metodología para la transformación
genética de variedades costarricenses de maíz, utilizando genes marcadores como el gen bar y el
gen reportero GUS, así como el gen cpMRFV, por medio del método de bombardeo con
micropartículas (biobalística) y de técnicas biotecnológicas de cultivo in vitro, que permitan la
transferencia ulterior del gen cpMRFV a su genoma para poder conferirle resistencia a la enfermedad
ocasionada por el MRFV.
fue de enero de 1999 a mayo de 2003.
Resultados
Los ápices de maíz cultivados en medio MS suplementado con 2 mgL-1 BAP (6- benzilaminopurina),
1 mgL-1 de 2,4-D (ácido 2,4-diclorofenoxiacético) y 40 mgL-1 de Adenina (Medio MPC), generaron
estructuras organogénicas que luego de ocho semanas generaron callos con capacidad para la
regeneración de plantas (Fig. 2 A y B). El porcentaje de formación de estructuras organogénicas fue
de 32 a 40% para la variedad Diamantes 8843, de 73 a 84% para CR-5 y de 55 a 100% para CR-7.
Todos los callos generados fueron capaces de regenerar plantas al ser transferidos a medio de
regeneración luego de seis semanas de cultivo. El número de plántulas regeneradas por gramo de
peso fresco de callo varió según el genotipo: 5 para CR-5, 9 para CR-7 y 39 para Diamantes 8843.
La capacidad para la inducción de callos entonces, no parece estar relacionada con la capacidad
para la regeneración de esas estructuras globulares. En consecuencia, los experimentos de
transformación genética se realizaron sólo en los genotipos Diamantes 8843 y CR-7
Discusión
Los métodos de transformación genética del maíz, utilizados de manera comercial, requieren del
cultivo de embriones inmaduros que producen el tipo de callo "Hi-II", de muy alta capacidad
embriogénica. Desafortunadamente, sólo unos pocos genotipos, como el A-188, sin interés
comercial,
producen
este
tipo
de
callos
morfogénicos
(Rhodes et
al. 1988, Fromm et
al. 1990, Gordon-Kammet al. 1990). Los transgenes de interés agronómico, integrados de esta
manera al genoma del maíz, son luego transferidos por mejoramiento convencional, a las líneas de
maíz de valor comercial, lo que toma varios ciclos reproductivos a fín de eliminar los caracteres
genéticos no deseados. Este es además, un proceso de alto costo debido a las complejas
manipulaciones para aislar embriones inmaduros en cada generación (O’Connor-Sánchez et
al. 2002).
Por esta razón, y con la finalidad de producir plantas transgénicas de maíz, de interés agronómico,
resistentes al virus del rayado fino del maíz (MRFV) en el futuro, esta investigación desarrolló un
método alternativo para la regeneración y transformación genética de plantas de maíz de genotipos
costarricenses.
Resumen
Se desarrolló un sistema de transformación genética para dos variedades costarricenses de maíz:
CR-7 y Diamantes 8843, que permita la transferencia ulterior de genes de origen viral a su genoma, y
conferirles resistencia a la enfermedad ocasionada por el virus del rayado fino del maíz (MRFV). El
método se basa en el bombardeo de microproyectiles en callos organogénicos derivados de ápices
de jóvenes vitrogerminaciones. Por otro lado, se elaboró la construcción molecular pRFcp-bar que
contiene el gen de la cubierta proteica del MRFV y el gen marcador bar. Para la selección visual del
material
transformado,
se
utilizo
también
el
plásmido
pDM803
que
contiene
el
gen
reportero uidA (GUS). Los resultados indican que los dos aceleradores de partículas evaluados: el
PIG ("ParticleInflowGun") y el Bio-Rad™ son igualmente eficientes para transferir genes foráneos al
genoma
del maíz.
ESTRATEGIAS DE INGENIERÍA GENÉTICA PARA LA OBTENCIÓN DE PLANTAS
TRANSGÉNICAS RESISTENTES A GEMINIVIRUS. EXPERIENCIA DEL CENSA
RESUMEN
Los begomovirus constituyen el principal problema para la producción del cultivo del
tomate (Lycopersiconesculentum Mill.) en la mayoría de las regiones tropicales y
subtropicales, causando pérdidas de un 100% del rendimiento. Para el control de los
mismos se han aplicado varias estrategias convencionales de lucha, las que prometen
obtener resultados alentadores a largo plazo. La aplicación de la transgenesis en plantas
para conferir resistencia a virus hace de esta alternativa una herramienta de gran
importancia para el desarrollo de una agricultura más sostenible. Entre las estrategias
más utilizadas se encuentran: la resistencia conferida por la sobreexpresión del gen de la
proteína de la cápsida viral (CP), uso de ácidos nucleicos defectivos interferentes,
expresión de los ARNs de genes de interés utilizando la expresión de ARNsantisentido,
así como de pequeños fragmentos de ARN viral como inductores del silenciamiento
génico post-transcripcional. En Cuba, se han identificado tres begomovirus afectando este
cultivo, el Virus del Encrespamiento Amarillo de la Hoja del Tomate (TYLCV), Taíno
Moteado del Tomate (ToMoTV) y Mosaico Habana del Tomate (ToMHV), pero el TYLCV
ha sido el de mayor diseminación e incidencia. Dado el impacto que conllevan las
pérdidas ocasionadas por los geminivirus y el aporte de la ingeniería genéticapara su
control, el presente artículo refiere aspectos sobre las principales estrategias
desarrolladas para la obtención de plantas transgénicas resistentes a estos, el impacto de
esta tecnología en la agricultura actual y los resultados específicos obtenidos en el
CENSA.
INTRODUCCIÓN
Las enfermedades virales causan pérdidas significativas en todos los cultivos de
importancia económica, que estas afectan. Las mismas provocan un impacto negativo en
la agricultura mundial, por lo que durante muchos siglos los agrónomos y fitopatólogos
han realizado un considerable esfuerzo para controlar las mismas. Su control se basa
fundamentalmente, en la detección a tiempo de la enfermedad para evitar el
establecimiento y diseminación de sus agentes causales. En este sentido, la prevención
mediante la evaluación frecuente de los semilleros y el uso de variedades con altos
niveles de tolerancia o resistencia a virus constituyen los elementos de mayor importancia
para su control. Para la prevención de estos patógenos se hace necesario el uso de un
grupo de medidas de manejo integrado, que comprenden, desde la aplicación de
prácticas culturales tradicionales, hasta la lucha contra el vector y otras posibles fuentes
de virus, así como, la aplicación de nuevas tecnologías de avanzada que permitan de
conjunto con las técnicas tradicionales realizar un control más eficiente de estas entidades
patógenas (36).
Los geminivirus causan pérdidas devastadoras en varios cultivos de importancia
económica, particularmente en los países tropicales y subtropicales (25,34). Estos se
caracterizan por presentar partículas isométricas geminadas (del latín, gemini: dobles),
variando su tamaño entre 30-36nm de largo y 18-20nm de ancho, teniendo como
principales vectores, la mosca blanca y diferentes especies de saltahojas (Homoptera:
Cicadellidae), además de algunas chinches de los árboles (Membraceae). Estos virus
integran la segunda familia más extensa de virus de plantas y está compuesta por cuatro
géneros: Mastrevirus, Curtovirus, Topocuvirus y Begomovirus que se distinguen por su
vector, gama de hospedantes y características de su genoma. El genoma viral está
compuesto por una cadena sencilla de ADN circular, de aproximadamente 2.7-2.8 Kb, que
se presenta en algunos miembros como un solo componente (genoma monopartito) y en
otros, como dos componentes (genoma bipartito). La mayoría de los begomovirus tienen
dos componentes genómicos el ADN-A y ADN-B, ambos esenciales para la infectividad.
El ADN-A presenta seis genes: Ac1 codifica para una proteína esencial para la replicación
viral (Rep) en asociación con la ADN polimerasa del hospedante, Ac2 codifica una
proteína activadora de la transcripción (TrAP), Ac3 codifica una proteína potenciadora de
la replicación (REn), Av1 y Av2 codifican la proteínas de la cápsida y la proteína de pre-
cápsida, respectivamente. La función del gene Ac4 aun no está completamente
esclarecida. En el componente B se localizan los genes Bv1 y Bc1 que codifican proteínas
relacionadas con el transporte nuclear y el movimiento, respectivamente. A diferencia los
begomovirusmonopartitas presentan un único componente genómico donde se localizan
todos los genes esenciales para la replicación, transcripción, encapsidación y movimiento
viral (43).
Tres
begomovirus
se
han
identificado
en
el
cultivo
del
tomate
(Lycopersiconesculentum Mill.) en el país: Virus del Encrespamiento Amarillo de la Hoja
(de las siglas en inglés TYLCV) (22), Mosaico Habana (ToMHV) (23) y Moteado Taíno del
Tomate (ToMoTV) (37). La alta incidencia del TYLCV constituye el principal problema
para la producción de tomate en muchos países (46). Cuba no es una excepción, donde
se ha podido cuantificar pérdidas desde el 40-100% en campos comerciales de tomate,
además de haberse informado en los últimos años su presencia en nuevos hospedantes
de importancia económica, tales como pimiento (34) frijol (26) y calabaza (24).
Antes del advenimiento de la ingeniería genética, las metodologías de mejoramiento
tradicional fueron aplicadas al desarrollo de plantas resistentes a virus de cultivos
importantes agronómicamente. En adición, técnicas estándares de fitopatología, que
incluyen cuarentena, erradicación, rotación de cultivos y uso de semilla certificada libre de
virus se han utilizado como herramientas de valor para el control de enfermedades virales.
Para el caso específico de los geminivirus, se han aplicado métodos de control
tradicionales y de nueva generación, obteniéndose resultados alentadores en muchos
casos (6,16,20,27,29). Estrategias no convencionales son desarrolladas en la actualidad
en muchos laboratorios del mundo. Los avances en el campo de la biología molecular y la
ingeniería genética, han permitido desde hace más de una década, la obtención de
plantas transformadas que portan información genética foránea y les confiere resistencia
a virus (6,10, 27,30).
Varios métodos que emplean el uso de la ingeniería genética han sido evaluados y
demostrados satisfactoriamente para la obtención de plantas trangénicas resistentes a
geminivirus (42). Entre los más relevantes se pueden mencionar, la sobreexpresión en
plantas de genes virales (gen que codifica para la proteína de la cápsida cp) (4), uso de
ácidos nucleicos defectivos interferentes (41) y la expresión de los ARN de genes de
interés (rep, AV2)utilizando construcciones antisentido (6,30,31,32,33), así como un
pequeño fragmento del ARN viral que desencadena el denominado mecanismo de
silenciamiento génico post-transcripcional (de las siglas en inglés PTGS) (29,31).
En este sentido, la aplicación de estas estrategias han posibilitado en gran medida apoyar
el control de estos patógenos de interés y obtener en menor tiempo; y de forma más
específica variedades resistentes a geminivirus, cuyo proceso reduce a la mitad el tiempo
necesario destinado a obtener una variedad mejorada por la vía clásica. No obstante, a
pesar del desarrollo alcanzado, la aplicación e introducción de esta tecnología para
obtener plantas con los caracteres deseados, aún continúa siendo un tema de gran
debate a nivel internacional. Los riesgos asociados con la liberación de las plantas al
medio ambiente natural que pudiera traer consigo el escape de los transgenes y la
introgresión de estos en el pool de genes silvestres, el impacto del producto de los
transgenes sobre otros organismos y el ecosistema parecen ser los principales
obstáculos, por los cuales aún esta tecnología no ha logrado una aceptación pública
adecuada y una aprobación regulatoria a nivel mundial (12).
En Cuba, desde hace algunos años el Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología
(CIGB) trabaja en la obtención de plantas transgénicas con resistencia a diferentes plagas
y enfermedades que afectan a las plantas, así como el uso de plantas como biofábricas
de enzimas de uso industrial, productos biofarmacéuticos u otros obteniendo resultados
novedosos en este campo. En el caso específico del Centro Nacional de Sanidad
Agropecuaria (CENSA), se trabajó en la obtención específica de vectores que contienen
construcciones genéticas para expresar el gene c1 que codifica para la proteína de la
replicación del TYLCV y su expresión transitoria en protoplastos obtenidos a partir de
plantas de Nicotianabentahmiana (35). Este artículo reseña tiene como objetivo dar una
breve panorámica sobre las diferentes estrategias desarrolladas para la obtención de
plantas transgénicas resistentes a geminivirus a nivel mundial, el impacto de esta
tecnología en la agricultura actual y los resultados específicos obtenidos en el CENSA.
Impacto de la transgénesis en plantas en la agricultura mundial
No es menos cierto que el crecimiento de la población mundial tiende a la duplicación en
los próximos 10 años y que además de satisfacer el aumento de la demanda de alimentos
como resultado de ese crecimiento, el incremento de la producción de alimentos tendrá
que satisfacer el aumento del consumo per cápita debido al mejoramiento de la calidad de
vida, calculándose que para el año 2025 habrá que aumentar la producción de alimentos
en al menos 50% de la que actualmente se produce. La conclusión inevitable derivada de
esto es que para poder satisfacer la demanda, la humanidad tendrá que aumentar el
rendimiento de las áreas sembradas. Además este incremento tendrá que ser el resultado
del uso de menos tierra, agua y menos plaguicidas, por lo que varios factores bióticos y
abióticos de estrés, así como varias condiciones desfavorables de post-cosecha, también
darán lugar a pérdidas significativas en las producciones agrícolas. Por lo tanto, se
necesitará de variedades de cultivos más estables y con mejores rendimientos, así como
mejores formas de manejo con el propósito de aumentar la productividad y la
sostenibilidad de los cultivos .
A fin de enfrentar estos retos será necesario disponer de nuevos conocimientos derivados
del avance científico ininterrumpido, el desarrollo de nuevas tecnologías adecuadas y una
amplia difusión de dichos conocimientos y tecnologías, así como la capacidad de
introducirlos y utilizarlos racionalmente en todo el mundo. En este contexto es que el uso
de nuevas tecnologías que al ser aplicadas junto a métodos tradicionales de
mejoramiento y manejo de los cultivos cobra una importancia primordial en la producción
sostenible de alimentos para la población existente. La biotecnología de plantas podría
contribuir sustancialmente al rescate de las cosechas perdidas por el ataque de plagas y
enfermedades, así como en el mejoramiento de la producción y calidad de los productos
obtenidos.
La necesidad urgente de métodos sustentables para la producción agrícola del mundo
con el objetivo de satisfacer las demandas de una población mundial en constante
crecimiento hace de la tecnología del uso de plantas transgénicas o de los también
denominados, organismos genéticamente modificados (OGMs) en la agricultura; una
opción de valor a tener en cuenta. Las plantas transgénicas con caracteres tan
primordiales como la resistencia a las plagas, enfermedades y herbicidas, son sumamente
importantes y necesarias cuando no se ha detectado resistencia inherente en las especies
locales. Por otra parte, estas poseen entre sus beneficios la mayor flexibilidad para
administrar
el
cultivo,
menor
dependencia
de
insecticidas
químicos,
mayores
rendimientos, facilidad de cosecha y mayor proporción de esta para su comercialización.
Para el consumidor esto significa menor costo del alimento y más valor nutritivo en estos.
A pesar de los resultados demostrados en el uso de la transgénesis en plantas para
conferir resistencia a diversas plagas y enfermedades, así como para la expresión de
proteínas de interés terapéutico e industrial; y las ventajas que esta tecnología podría
traer para el desarrollo biotecnológico y socieconómico, no ha conseguido tener una
aceptación favorable por el público. Los principales problemas están relacionados con
preocupaciones intrínsecas sobre las plantas y los genes en sí, así como preocupaciones
extrínsecas relacionadas con la salud de los consumidores, el medio ambiente y la
socioeconomía.
Como toda tecnología nueva, la transgénesis enfrenta importantes desafíos como
resultado de la percepción del público en general, de tendencias ambientalistas y
económicas, así como la predominancia de las compañías multinacionales en el
desarrollo y beneficios de esta tecnología. Estudios realizados han identificado riesgos
potenciales inherentes a esta novedosa tecnología, que incluye riesgos para la salud y el
medio ambiente. Este último, se refiere especialmente a los riesgos potenciales que
pudieran atentar contra la biodiversidad. Aquí se han propuesto como riesgos, la
adquisición por parte del cultivo de rasgos de "maleza", el desarrollo de resistencias en
las plagas y la dispersión o flujo del transgén. En cuanto a los riesgos potenciales para el
ambiente se encuentran el flujo e introgresión de genes. De todos los riesgos potenciales
atribuidos a los cultivos transgénicos, el flujo de genes y su impacto en la biodiversidad,
continúa siendo estudiado y evaluado, especialmente en regiones o países que son
centros de origen o centros de diversidad genética.
El flujo vertical de cultivo a cultivo o a parientes silvestres es relevante. Este flujo involucra
la producción de híbridos viables que expresan el transgén y con capacidad de
adaptación en hábitats naturales o de cultivo. Hay que tener en cuenta que el flujo de
genes es una de las fuerzas del proceso de evolución y domesticación de los cultivos y
que no es extraño que algunos cultivos, ej. trigo, canola, han resultado de la
recombinación de más de un genoma. Para determinar el potencial del flujo de genes en
la agrobiodiversidad, cada cultivo debe ser analizado con respecto a los siguientes
factores: biología reproductiva, modificación genética (naturaleza del transgén, número de
copias insertadas, expresión), dispersión del polen, flujo de genes de cultivo a cultivo
(hibridización-posibles consecuencias), definición y estatus de la planta silvestre o
maleza, flujo de genes del cultivo a parientes silvestres (compatibilidad y distribución),
hibridación, posibles consecuencias del flujo. Entre los factores que afectan la dispersión
del polen y la polinización cruzada se encuentra: tamaño (área) del cultivo fuente y
receptor de polen, vectores de polen, factores ambientales (clima, barreras biológicas y
físicas), viabilidad del polen, grados de alogamia en el cultivo, grado de sincronización en
la floración. En caso de que el flujo de genes haya sido exitoso, tiene lugar entonces la
hibridación y la introgresión.
Han sido reportadas tasas de flujo de genes de un 1% entre cultivos y parientes silvestres,
pero puede llegar hasta 100% cuando el cultivo y los silvestres se encuentran muy
cercanos. En algunos casos, las poblaciones de especies silvestres introgresadas han
mostrado mayor diversidad genética que aquellos que se encuentran separados del
cultivo. La introgresión por flujo de genes ha resultado ser importante en la evolución y
domesticación de una docena de especies estudiadas .
A pesar de los riesgos asociados al uso de esta tecnología de avanzada es importante
señalar que la biotecnología puede ofrecer un gran potencial para desarrollar una
agricultura más compatible con el uso sostenible de los recursos naturales. Esto se puede
lograr conectando la conservación y uso de la biodiversidad con el desarrollo sostenible
de la agricultura. La biotecnología está contribuyendo a revelar en detalles y precisión la
estructura genética de las plantas y de la biodiversidad, y este conocimiento está
contribuyendo a aumentar la productividad de áreas intervenidas, a reducir la
contaminación ambiental y agregar valor a la agrobiodiversidad.
Conclusiones y perspectivas futuras
En la actualidad el desarrollo alcanzado por la biología molecular y la ingeniería genética
unido a la práctica de métodos convencionales para el control de estas enfermedades han
permitido la obtención de plantas transgénicas con alto potencial de resistencia a
enfermedades virales. Diversas estrategias se han diseñado, entre las que se encuentran,
la resistencia conferida por la proteína de la cápsida viral, resistencia mediada por
moléculas defectivas y la mediada por el uso del ARN viral ya sea por del ARN antisentido
y por el denominado PTGS que interfieran con la replicación viral, para conferir
resistencia. Esta última destacándose en la actualidad como una de las opciones más
promisorias para la resistencia derivada del patógeno contra las enfermedades causadas
por geminivirus. De forma destacada, la tecnología de transformación tiene un gran
potencial de aplicación en muchas áreas de las ciencias de las plantas, tanto básicas
como aplicadas. La introducción de transgenes podría facilitar nuevas alternativas en los
campos de la genética, la bioquímica y la fisiología, y estimular progresos en estos.
Los
resultados
alcanzados
al
transfectarprotoplastos
con
la
construcción pTYCU11 obtenida y la alta expresión de esta quimera en estos indican que
la misma se replica de forma eficiente en ellos, lo cual garantiza su posterior uso para la
transformación de plantas y la consiguiente obtención de plantas transgénicas de tomate
y otros hospedantes alternativos del virus, con alta resistencia a este virus.
Es una realidad que el advenimiento de los OGMs ofrece nuevas opciones en la
alimentación y agricultura de los países en desarrollo, pero en la actualidad también se
habla de la afectación a la diversidad y ecosistemas naturales que podría conllevar un uso
desorganizado, desmedido y de lucro de esta tecnología. Es importante destacar que es
necesario tener en cuenta los riesgos medioambientales potenciales y los beneficios de
esta alternativa en el momento de tomar decisiones sobre el uso de OGMs. Las
interacciones complejas que pueden ocurrir entre los OGMs y factores medio ambientales
necesitan de una fuerte capacidad científico-técnica para evaluar y manejar los riesgos
que estos organismos pudieran conllevar. Por otra parte, es necesario el establecimiento
de un marco regulatorio internacional de bioseguridad legislativa basado en el protocolo
de Cartagena sobre la bioseguridad de la convención de Diversidad biológica.
CONCLUSIONES
 Conocimos la aplicación agroalimentaria mediante la biotecnología.
 Nos informamos de las diversas aplicaciones en el campo agroalimentario a
través de artículos.
 Diferenciamos a la aplicación agroalimentaria de las demás aplicaciones.
 Analizamos la importancia de la aplicación agroalimentaria.
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