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Viceministerio 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
RIESGOS ASOCIADOS A LOS OVM:
ASPECTOS ECOLÓGICOS
o
o
o
o
o
PERSISTENCIA
PLAGAS RESISTENTES
FLUJO DE GENES
PAQUETE TENOLÓGICO
SUSCEPTIBILIDAD DE ORGANISMOS NO BLANCO
ECOSISTEMAS Y BIENESTAR HUMANO
Gómez-Baggethum & de Groot, 2007
PERSISTENCIA
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).
PERSISTENCIA
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
franco
limoso
T-nos
CaMV35S
extracción de ADN total, PCR
77-137 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
franco
limoso
npt-II
extracción de ADN total, PCR
3-6 meses
Lugares de un campo con
plantas de beterraga GM
franco
limoso
npt-II
extracción selectiva de
siembra, extracción ADN total,
PCR, hibridación
2 años
Hojas de álamo
tierra
forestal
npt-II
extracción de ADN total, PCR
4 meses
Nielsen et al., 2007
PERSISTENCIA
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)
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
franco limoso
MPN PCR
40 días
arena margosa, arcilla
limosa
PCR y electroporación
de E. coli
60 días
Inóculo vivo de E.coli
Plásmido pUC18-ISP
Genes UidA y
nptII
pUC18-ISP ampR
Método de detección
Estabilidad
> 10 días
ADN purificado de Bacillus
subtilis adsorbido en
arcilla
pHV4 y AA´s
marcadores
franco limoso
Transformación
15 días
Lisados celulares de
Pseudomonas aurefasciens
Elemento de
fusión Tn7-lac
franco limoso
PCR
30 días
Nielsen et al., 2007
PERSISTENCIA E INVASIVIDAD
Caso: Escape de poblaciones de Canola GM
Brassica
B. rapa x B. oleraceae
B. napus “Canola”
1995: Canola GM resistencia a glifosato y
Canola GM resistente a glufosinato escapan de
campos de cultivo poco después de su
lanzamiento comercial.
PERSISTENCIA E INVASIVIDAD
Caso: 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
o Transectos a lo largo de
8 Km a cada lado de las
carreteras.
o 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
PLAGAS 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.
Pectinophora gossypiella
LEPIDOPTERA
Resultado:
- baja la calidad y precio de venta del algodón
- perdidas en la viabilidad y peso de la semilla
- baja calidad del aceite.
PLAGAS RESISTENTES
GUSANO ROSADO DE LA INDIA RESISTENTE AL ALGODÓN Bt
La unión de cadherinas
permite que toxinas
formen un preporo en
el intestino
Mutaciones
en las
proteínas
receptoras
de la toxina
Bt:
cadherinas
PLAGAS RESISTENTES
GUSANO DE LA RAIZ RESISTENTE AL MAIZ Bt
Diabrotica virgifera
COLEOPTERA
Gassmann et al, 2011
PLAGAS RESISTENTES
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
TRASFERENCIA
VERTICAL
Vías para el
flujo de genes
Movimiento o intercambio de genes
entre especies diferentes o entre
poblaciones diferentes de la misma
especie
FLUJO MEDIADO
X POLEN
Movimiento de
genes en diferentes
poblaciones de una
especie
FLUJO MEDIADO
X SEMILLAS
Dispersión de
semillas x animales
hibridación e
integración
FLUJO 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.
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
EFECTOS DEL PAQUETE TECNOLÓGICO
El 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
DESTINO AMBIENTAL DEL GLIFOSATO
EFECTOS DEL PAQUETE TECNOLÓGICO
Especies resistentes al glifosato: América del Norte
Especies
Amaranthus palmeri
Amaranthus spinosus
Amaranthus tuberculatus
Ambrosia artemisiifolia
Ambrosia trifida
Conyza bonariensis
Conyza canadensis
Echinochloa colona
Eleusine indica
Kochia scoparia
Lolium multiflorum
Lolium rigidum
Poa annual
Sorghum halepense
Nombre común
Palmera amaranto
Amaranto o bledo espinoso
Cáñamo común
Ambrosía común
Ambrosía gigante
Rama negra
Cola de caballo o erigeron
Arrocillo
Pasto pata de ganso
Coquia
Ryegrass italiano
Ryegrass rígido
Pasto azul anual
Sorgo de Alepo
País
EE.UU.
EE.UU.
EE.UU.
EE.UU., Canadá
EE.UU., Canadá
EE.UU.
EE.UU., Canadá
EE.UU.
EE.UU.
EE.UU., Canadá
EE.UU.
EE.UU.
EE.UU.
EE.UU.
EFECTOS DEL PAQUETE TECNOLÓGICO
Especies resistentes al glifosato: América Central y América del Sur
Especies
Amaranthus quitensis
Bidens pilosa
Chloris elata
Conyza bonariensis
Conyza canadensis
Conyza sumatrensis
Cynodon hirsutus
Digitaria insularis
Echinochloa colona
Eleusine indica
Leptochloa virgata
Lolium multiflorum
Lolium perenne
Parthenium hysterophorus
Sorghum halepense
Nombre común
País
Argentina
México
Rama negra
Cola de caballo o erigeron
Rama negra
Gramilla mansa
Pasto amargo
Arrocillo
Pasto pata de ganso
Pasto moro tropical
Ryegrass italiano
Ryegrass perenne
Escoba amarga
Sorgo de Alepo
Brasil
Brasil, Colombia
Brasil
Brasil
Argentina
Brasil, Paraguay
Argentina
Colombia, Argentina
México
Argentina, Brasil, Chile
Argentina
Colombia
Argentina
EFECTOS 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
Rama negra
España, Grecia
Lolium perenne
Portugal
Lolium multiflorum
Ryegrass italiano
España
Lolium rigidum
Ryegrass rígido
Francia, España, Israel, Italia
EFECTOS DEL PAQUETE TECNOLÓGICO
Especies resistentes al glifosato: Australasia
Especies
Brachiaria eruciformis
Bromus diandrus
Chloris truncata
Conyza bonariensis
Echinochloa colona
Lolium perenne
Lolium rigidum
Sonchus oleraceus
Urochloa panicoides
Nombre común
País
Australia
Bromo frágil
Australia
Pasto pangola australiano Australia
Rama negra
Australia
Arrocillo
Australia
Nueva Zelanda
Ryegrass rígido
Australia
Australia
Pasto africano
Australia
EFECTOS DEL PAQUETE TECNOLÓGICO
Especies resistentes al glifosato: Asia
Especies
Conyza canadensis
Eleusine indica
Hedyotis verticillata
Lolium multiflorum
Nombre común
Cola de caballo o erigeron
Pasto pata de ganso
País
China
China, Malasia
Malasia
Japón
Especies resistentes al glifosato: África
Especies
Conyza bonariensis
Lolium rigidum
Plantago lanceolata
Nombre común
Rama negra
Ryegrass rígido
Llantén, llantén menor
País
Sur de África
Sudáfrica
Sudáfrica
SUSCEPTIBILIDAD 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
Detritívoros
Valor paisajistico
EFECTOS POTENCIALES DE LOS CULTIVOS GM
Efectos Directos
DESTINO AMBIENTAL DE EFECTOS SOBRE
INVASIVIDAD
FLUJO DE GENES
LOS PRODUCTOS
ORGANISMOS NO
TRANSGENICOS
BLANCO
Supervivencia fuera Transferencia de
Persistencia,
Incorporación
del área cultivada polen a parientes
degradación y
directa o indirecta
silvestres e
propagación de polen de productos GM a
hibridación
transgénico
través de alimentos
Reproducción fuera Supervivencia y
Acumulación de
Efectos en
del área cultivada reproducción de
productos GM en el
organismos no
híbridos
suelo
blanco
Población transgénica (híbridos/cultivos) Eluviación (tipo de
Efectos en la
con aptitud mejorada en comparación
lixiviación) de
dinámica de la
con población silvestre
productos GM del suelo población
Propagación y persistencia de plantas GM Inmisión del productos Efectos en los
(híbridos/cultivos) fuera del área
GM en el agua
ecosistemas
cultivada
(trasporte de partículas
insolubles en agua)
Fuera del área
Dentro del área
cultivada
cultivada
(sustitución de la
(supermalezas)
población natural)
DAÑO AL
DAÑO ECONÓMICO
DAÑO AL MEDIOAMBIENTE
MEDIOAMBIENTE
EFECTOS SOBRE
ORGANISMOS BLANCO
Desarrollo de
resistencia en
organismos blanco
Efectos en la dinámica
de la población
DAÑO ECONÓMICO
EFECTOS POTENCIALES DE LOS CULTIVOS GM
Efectos Indirectos
DESARROLLO DE RESISTENCIA
EFECTOS SOBRE MÉTODOS AGRONÓMICOS Y SISTEMAS DE
CULTIVO
Desarrollo de
Selección de
Cambios en las
resistencia a plagas
plantas silvestres prácticas de cultivo /
blanco / enfermedades tolerantes a
labranza
herbicidas
Pérdida de efectividad Reducción de la
de los productos GM
efectividad de
herbicidas
específicos
Cambio en los
intervalos entre
cultivos / área de
cultivo
Cambios en el espectro Cambios en las
de plagas,
características
enfermedades y
físicas, químicas y
organismos benéficos biológicas del suelo
Necesidad de cambiar las estrategias de control de plagas /
enfermedades
Disminución de la
calidad del suelo
Exceso de
competitividad
agronómica de los
OGM
Sustitución de
cultivos que no
tienen OGM
disponibles
Sustitución de
variedades
tradicionales
Efectos sobre la biodiversidad
DAÑO ECONÓMICO
DAÑO AL MEDIOAMBIENTE
ALGUNAS REFLEXIONES …
o El uso de OGM profundiza en la mayoría de sus efectos, el monocultivo propio de la revolución verde y propicio en países
“graneros”.
o El uso masivo de cultivos GM representa riesgos potenciales
desde un punto de vista ecológico.
o Los efectos ecológicos no están limitados a la resistencia en las
plagas o a la aparición de nuevas variedades de malezas.
o 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.
o En realidad, nadie puede predecir los impactos a largo plazo
que pueden resultar de la diseminación masiva de estos cultivos.
La Biotecnología es muy importante,
la Bioseguridad es indispensable …
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Emma Rivas Seoane
[email protected]