1 Especialista en BiotecnologíaViceministerio de Desarrollo Estratégico de los Recursos Naturales Dirección General de Diversidad Biológica Módulo de capacitación en Bioseguridad de los Organismos Vivos Modificados - OVM” Emma Rivas Seoane Especialista en Biotecnología 29-30/09/2015
2 RIESGOS ASOCIADOS A LOS OVM: ASPECTOS ECOLÓGICOSPERSISTENCIA PLAGAS RESISTENTES FLUJO DE GENES PAQUETE TENOLÓGICO SUSCEPTIBILIDAD DE ORGANISMOS NO BLANCO
3 ECOSISTEMAS Y BIENESTAR HUMANO Gómez-Baggethum & de Groot, 2007
4 TOXINA Bt EN EL ECOSISTEMA DEL SUELOPERSISTENCIA TOXINA Bt EN EL ECOSISTEMA DEL SUELO Persistencia muy larga de los productos insecticidas en el suelo (Bt e inhibidores de proteinasas). La toxina Bt producida por el Bacillus thuringiensis subespecie kurskatki permanece activa en el suelo enlazándose rápida y fuertemente a arcillas y a ácidos húmicos. Las toxinas enlazadas retienen sus propiedades insecticidas y se encuentran protegidas contra la degradación microbiana (pueden persistir en varios tipos de suelo por al menos 234 días).
5 Fuente y estado inicial del ADNPERSISTENCIA ESTUDIOS DE ADN VEGETAL EN DIVERSOS TIPOS DE SUELO Fuente y estado inicial del ADN Tipo de suelo Genes monitoreados Método de detección Periodo detectado Tejidos de hojas de tabaco (microcosmos del suelo) franco limoso T-nos CaMV35S extracción ADN total, PCR 120 días Suelo con hojas de tabaco y camada de papa sobre su superficie extracción de ADN total, PCR días Lugares de un campo con plantas de tabaco GM arcilloso arenoso aac-I extracción selectiva de siembra, extracción ADN total, PCR, hibridación 1 año Microcosmos del suelo con ADN de beterraga GM npt-II 3-6 meses Lugares de un campo con plantas de beterraga GM 2 años Hojas de álamo tierra forestal 4 meses Nielsen et al., 2007
6 Fuente y estado inicial del ADN en el microcosmoPERSISTENCIA ESTUDIOS DE PERSISTENCIA DE ADN BACTERIANO EN EL MICROCOSMOS DEL SUELO Fuente y estado inicial del ADN en el microcosmo ADN monitoreado Suelo utilizado (no estéril) Método de detección Estabilidad Inóculo vivo de E. coli Derivado pUC19 tierra Parabrown Hibridización, PCR 28 días Inóculo vivo de Enterobacter agglomerans Transposon TN5 arcilloso arenoso Hibridización 70 días plásmido 3H – marcado del pUC18-ISP pUC18-ISP ampR arena margosa, arcilla limosa Cuantificación radiactiva, Southern Blot y trasnformación > 10 días Inóculo vivo de E.coli Genes UidA y nptII franco limoso MPN PCR 40 días Plásmido pUC18-ISP PCR y electroporación de E. coli 60 días ADN purificado de Bacillus subtilis adsorbido en arcilla pHV4 y AA´s marcadores Transformación 15 días Lisados celulares de Pseudomonas aurefasciens Elemento de fusión Tn7-lac PCR 30 días Nielsen et al., 2007
7 PERSISTENCIA E INVASIVIDADCaso: Escape de poblaciones de Canola GM Brassica B. rapa x B. oleraceae 1995: Canola GM resistencia a glifosato y Canola GM resistente a glufosinato escapan de campos de cultivo poco después de su lanzamiento comercial. B. napus “Canola”
8 PERSISTENCIA E INVASIVIDADCaso: Escape de poblaciones de Canola GM 2010: Estudio de la presencia y abundancia de genes de Canola en poblaciones de Colza (Canola no GM) y sus parientes silvestres en Dakota del Norte, USA Transectos a lo largo de 8 Km a cada lado de las carreteras. Detección de proteínas CP4 EPSPS (resistencia a glifosato) y proteína PAT (resistencia a glufosinato) mediante tiras reactivas . Resistencia a glifosato: 41% Resistencia a glufosinato: 39% Resistencia a glifosato y glufosinato: 0.7% * Ausencia del transgen 80% (+) * Fenotipo (+) para ambos genes no fue producido por las compañías de semillas
9 Pectinophora gossypiella LEPIDOPTERAPLAGAS RESISTENTES GUSANO ROSADO DE LA INDIA RESISTENTE AL ALGODÓN Bt Plaga de origen asiático propagada por todo el mundo En fase larval excavan la bellota del algodón para alimentarse de las semillas. En este proceso manchan y afectan la longitud y resistencia de las fibras del algodón, creando una vía de entrada para infecciones de la planta huésped. Resultado: - baja la calidad y precio de venta del algodón - perdidas en la viabilidad y peso de la semilla - baja calidad del aceite. Pectinophora gossypiella LEPIDOPTERA
10 GUSANO ROSADO DE LA INDIA RESISTENTE AL ALGODÓN BtLa unión de cadherinas permite que toxinas formen un preporo en el intestino Mutaciones en las proteínas receptoras de la toxina Bt: cadherinas PLAGAS RESISTENTES
11 Diabrotica virgifera COLEOPTERAPLAGAS RESISTENTES GUSANO DE LA RAIZ RESISTENTE AL MAIZ Bt Diabrotica virgifera COLEOPTERA Gassmann et al, 2011
12 PLAGAS RESISTENTES
13 FLUJO DE GENES Entre plantas, micoorganismos, bacterias Ocurre entre transgenes ??? TRASFERENCIA HORIZONTAL O LATERAL FLUJO MEDIADO X PROPAGACIÓN VEGETATIVA Material genético trasportado a través de órganos de la planta x animales Flujo de genes FLUJO MEDIADO X POLEN Movimiento de genes en diferentes poblaciones de una especie Vías para el flujo de genes TRASFERENCIA VERTICAL FLUJO MEDIADO X SEMILLAS Movimiento o intercambio de genes entre especies diferentes o entre poblaciones diferentes de la misma especie hibridación e integración Dispersión de semillas x animales
14 Riesgos de la Transferencia Horizontal de genesFLUJO DE GENES Riesgos de la Transferencia Horizontal de genes Microrganismos pueden adquirir carácterísticas patogénicas Transferencia de genes virales y bacterianos introducidos en plantas transgénicas. Difusión de genes marcadores con resistencia a antibióticos entre los patógenos. Impacto ecológico debido a la diseminación de genes exóticos introducidos.
15 FLUJO DE GENES PUNTOS CLAVE A CONSIDERAR PARA EL FLUJO VERTICAL DE GENES EN LOS CULTIVOS Compatibilidad sexual entre especies de plantas, especies domesticadas o sus parientes silvestres. Polen: viabilidad tasa de producción Tasa de dispersión Tasa de fecundación cruzada y autopolinización. Características de los agentes polinizadores. Distancias espaciales entre el OGM y sus receptores Factores medio ambientales Floración: - diferencias temporales (aislamiento fenológico); - sincronía (calendario para la liberación del polen y antesis); - receptividad coincidente entre el cultivo y sus parientes cercanos La descendencia resultante debe ser viable y fértil
16 EFECTOS DEL PAQUETE TECNOLÓGICOEl paquete tecnológico de los transgénicos es una profundización de las bases sobre las que se desarrolló la Revolución Verde: monocultivo uso intensivo de agroquímicos industrialización del campo dependencia de grandes corporaciones
17 DESTINO AMBIENTAL DEL GLIFOSATO
18 Especies resistentes al glifosato: América del NorteEFECTOS DEL PAQUETE TECNOLÓGICO Especies resistentes al glifosato: América del Norte Especies Nombre común País Amaranthus palmeri Palmera amaranto EE.UU. Amaranthus spinosus Amaranto o bledo espinoso Amaranthus tuberculatus Cáñamo común Ambrosia artemisiifolia Ambrosía común EE.UU., Canadá Ambrosia trifida Ambrosía gigante Conyza bonariensis Rama negra Conyza canadensis Cola de caballo o erigeron Echinochloa colona Arrocillo Eleusine indica Pasto pata de ganso Kochia scoparia Coquia Lolium multiflorum Ryegrass italiano Lolium rigidum Ryegrass rígido Poa annual Pasto azul anual Sorghum halepense Sorgo de Alepo
19 Especies resistentes al glifosato: América Central y América del SurEFECTOS DEL PAQUETE TECNOLÓGICO Especies resistentes al glifosato: América Central y América del Sur Especies Nombre común País Amaranthus quitensis Argentina Bidens pilosa México Chloris elata Brasil Conyza bonariensis Rama negra Brasil, Colombia Conyza canadensis Cola de caballo o erigeron Conyza sumatrensis Cynodon hirsutus Gramilla mansa Digitaria insularis Pasto amargo Brasil, Paraguay Echinochloa colona Arrocillo Eleusine indica Pasto pata de ganso Colombia, Argentina Leptochloa virgata Pasto moro tropical Lolium multiflorum Ryegrass italiano Argentina, Brasil, Chile Lolium perenne Ryegrass perenne Parthenium hysterophorus Escoba amarga Colombia Sorghum halepense Sorgo de Alepo
20 Especies resistentes al glifosato: Europa y Medio OrienteEFECTOS DEL PAQUETE TECNOLÓGICO Especies resistentes al glifosato: Europa y Medio Oriente Especies Nombre común País Conyza bonariensis Rama negra España, Grecia, Israel, Portugal Conyza canadensis Cola de caballo o erigeron España, República Checa, Polonia, Italia Conyza sumatrensis España, Grecia Lolium perenne Portugal Lolium multiflorum Ryegrass italiano España Lolium rigidum Ryegrass rígido Francia, España, Israel, Italia
21 Especies resistentes al glifosato: AustralasiaEFECTOS DEL PAQUETE TECNOLÓGICO Especies resistentes al glifosato: Australasia Especies Nombre común País Brachiaria eruciformis Australia Bromus diandrus Bromo frágil Chloris truncata Pasto pangola australiano Conyza bonariensis Rama negra Echinochloa colona Arrocillo Lolium perenne Nueva Zelanda Lolium rigidum Ryegrass rígido Sonchus oleraceus Urochloa panicoides Pasto africano
22 Especies resistentes al glifosato: AsiaEFECTOS DEL PAQUETE TECNOLÓGICO Especies resistentes al glifosato: Asia Especies Nombre común País Conyza canadensis Cola de caballo o erigeron China Eleusine indica Pasto pata de ganso China, Malasia Hedyotis verticillata Malasia Lolium multiflorum Japón Especies resistentes al glifosato: África Especies Nombre común País Conyza bonariensis Rama negra Sur de África Lolium rigidum Ryegrass rígido Sudáfrica Plantago lanceolata Llantén, llantén menor
23 Parasitoide desarrollando dentro de una plagaSUSCEPTIBILIDAD DE ORGANISMOS NO BLANCO Efectos inadvertidos causados por los OVM a organismos benéficos del medioambiente. “Proveedores de servicios ecosistémicos”: organismos que aportan en el funcionamiento de los ecosistemas y la economía humana. Polinizadores Parasitoide desarrollando dentro de una plaga Valor paisajistico Detritívoros
24 EFECTOS POTENCIALES DE LOS CULTIVOS GMEfectos Directos INVASIVIDAD FLUJO DE GENES DESTINO AMBIENTAL DE LOS PRODUCTOS TRANSGENICOS EFECTOS SOBRE ORGANISMOS NO BLANCO EFECTOS SOBRE ORGANISMOS BLANCO Supervivencia fuera del área cultivada Transferencia de polen a parientes silvestres e hibridación Persistencia, degradación y propagación de polen transgénico Incorporación directa o indirecta de productos GM a través de alimentos Desarrollo de resistencia en organismos blanco Reproducción fuera del área cultivada Supervivencia y reproducción de híbridos Acumulación de productos GM en el suelo Efectos en organismos no blanco Efectos en la dinámica de la población Población transgénica (híbridos/cultivos) con aptitud mejorada en comparación con población silvestre Eluviación (tipo de lixiviación) de productos GM del suelo Propagación y persistencia de plantas GM (híbridos/cultivos) fuera del área cultivada Inmisión del productos GM en el agua (trasporte de partículas insolubles en agua) Efectos en los ecosistemas Fuera del área cultivada (sustitución de la población natural) Dentro del área cultivada (supermalezas) DAÑO AL MEDIOAMBIENTE DAÑO ECONÓMICO
25 EFECTOS POTENCIALES DE LOS CULTIVOS GMEfectos Indirectos DESARROLLO DE RESISTENCIA EFECTOS SOBRE MÉTODOS AGRONÓMICOS Y SISTEMAS DE CULTIVO Desarrollo de resistencia a plagas blanco / enfermedades Selección de plantas silvestres tolerantes a herbicidas Cambios en las prácticas de cultivo / labranza Cambio en los intervalos entre cultivos / área de cultivo Exceso de competitividad agronómica de los OGM Pérdida de efectividad de los productos GM Reducción de la efectividad de herbicidas específicos Cambios en el espectro de plagas, enfermedades y organismos benéficos Cambios en las características físicas, químicas y biológicas del suelo Sustitución de cultivos que no tienen OGM disponibles Necesidad de cambiar las estrategias de control de plagas / enfermedades Disminución de la calidad del suelo Sustitución de variedades tradicionales Efectos sobre la biodiversidad DAÑO ECONÓMICO DAÑO AL MEDIOAMBIENTE
26 ALGUNAS REFLEXIONES … El uso de OGM profundiza en la mayoría de sus efectos, el mono- cultivo propio de la revolución verde y propicio en países “graneros”. El uso masivo de cultivos GM representa riesgos potenciales desde un punto de vista ecológico. Los efectos ecológicos no están limitados a la resistencia en las plagas o a la aparición de nuevas variedades de malezas. Los cultivos GM pueden producir toxinas ambientales que se mueven a través de las cadenas tróficas pudiendo también llegar al suelo y al agua, afectando así a los invertebrados y probablemente a procesos tales como el ciclo de nutrientes. En realidad, nadie puede predecir los impactos a largo plazo que pueden resultar de la diseminación masiva de estos cultivos.
27 MODULO DE CAPACITACION EN BIOSEGURIDAD: EL ANALISIS DE RIESGOLa Biotecnología es muy importante, la Bioseguridad es indispensable … GRACIAS POR SU ATENCIÓN Emma Rivas Seoane