Desafios de la industria semillera para la generación de cultivos tolerantes a estres abióticos Dr. Alejandro Tozzini Asociación de Semilleros Argentinos (ASA) RedBio 2009 – Rosario, Sta. Fe.

Introducción Maiz Tolerante a sequia Selección del evento Obtención de datos regulatorios Fases pre-comercial y comercial Conclusiones

Introducción Primeros eventos en el mercado Tolerancia a Insectos Tolerancia a herbicidas Alto impacto en la productividad Mejoras importantes en el manejo y la rotación Eventos “sencillos” (1 gen 1 proteína 1 paso metabólico) Potenciados por la acumulación (stacked) 1) Acumulados I + H 2) Acumulados múltiples (eventos inter-compañías) IL1+ IL2 +IC1+ IC2 +H1+ H2 + ……. 3) Segunda generación de proteínas insecticidas y tolerancia a nuevos herbicidas.

Introducción Segunda serie eventos para el mercado Rendimiento Tecnologicamente mas complejos Efecto sobre múltiples pasos metabólicos Genes candidatos surgidos de estudios multidisciplinarios Tolerancias a Stress Abiótico Sequia (uso eficiente del agua) Mejora en el aprovechamiento de N2 Salinidad Altas temperaturas Bajas temperaturas

Introducción Segunda serie eventos para el mercado Principales cultivos Maíz Soja Algodón Arroz Estrategias transgénicas Factores de transcripción Genes de transducción Promotores inducibles - Busqueda de genes nativos o QTLs. El mejoramiento convencional asistido es complementario a la modificación genética.

Maíz – tolerancia a sequia maíz es muy sensible a la sequia 1 de cada 5 años ocurren perdidas importantes Alto impacto económico Problema global (tiende a aumentar) Propiedad intelectual protegida en niveles aceptables Según estimaciones; las perdidas por stress hídrico serían controlables por: 25% por mejora genética 25% por prácticas agronómicas 50% por riego

Selección del evento con destino comercial Definición del concepto de producto desde los ensayos iniciales. Valor tecnológico/comercial del trait (added value) Evaluación a campo, en múltiples localidades, varios años y en paises distintos. Evaluación en germoplasma local (retrocruzas) No disminuir el rendimiento en ausencia del stress Variable respuesta: Rendimiento Evaluación del evento desde germinación a cosecha. Distinto de una evaluación de eventos con fines de investigación, la selección de un evento con destino comercial persigue detectar aquel evento que conserve todas las características agronómicas del cultivo y además genere un valor económico. Concepto de producto: esta definida la caracteristica que se desea mejorar, formas de evaluacion durante el desarrollo del ensayo y su link la variable final: Rendimeinto Valor tecnologico: grado de mejora y su valor $, mejoras leves aunque significativas pueden no justificar el proceso comercial y regulatorio posterior. Evaluación a campo

Obtención de datos regulatorios Del evento leader y un back up, mientras continua la evaluación a campo. Caracterización molecular Numero de copias e integridad del inserto Estabilidad generacional Secuenciación del inserto Análisis de las secuencia flanqueantes y sitio de inserción Análisis de la herencia mendeliana Localización cromosómica del inserto Análisis Cuantitativo de Proteína Expresión de la proteina durante el desarrollo en distintos tejidos Concentración de la proteína en las fracciones de granos procesados Caracterización cualitativa de la proteína Characterización de la proteína activa (producida en microorganismo) Equivalencia entre la proteina in planta y en microorg. Characterización de la proteína marker (producida en microorganismo) Equivalencia entre la proteina marker in planta y en microorg. Obtenido el evento leader y uno o dos de back up, debe iniciarse la obtención de datos para poder iniciar la evaluación regulatoria por parte de los distintos paises (productores/exportadores e importadores). Mientras tanto se avanza con la evaluación del evento Decidir cual será el acumulado deseado

Obtención de datos regulatorios Análisis composicional Análisis composicional, varios años, distintos paises (germoplasma) Evaluación fenotípica Eficacia agronómica del evento Equivalencia agronómica de los híbridos modificados Dormición y latencia de semilla Viabilidad y morfología del polen Tolerancia al frio Metódos de detección y Materiales de referencia Métodos inmunológicos validados Métodos por PCR validados Producción de materiales de reference

Obtención de datos regulatorios Estudios de ecotoxicidad Mamiferos Aves peces Insectos no blanco diversos , incluyendo de suelo y agua Inocuidad alimentaria (humana y animal) Estudios bioinformáticos de homología con tóxicos y alérgenos conocidos Estudios de toxicidad en modelos animales Estudios de alimentación de animales Evaluación exhaustiva y detallada, con un análisis de riesgo con foco en lo nuevo. Probar que el maíz sigue siendo maíz, no es tóxico y no es maleza. Algunos estudios se realizan además con el acumulado múltiple

Maíz tolerante a sequia Fases pre-comercial y comercial - Eventos disponibles limitados por cuestiones experimentales por requerimientos regulatorios (globales) Debe ser introgresado en las líneas comerciales, junto con los eventos previos que formarán el acumulado planeado o comercial. - Deben inscribirse los nuevos híbridos comerciales Maíz tolerante a sequia USA: Monsanto/BASF: + 2012 Syngenta o Pioneer: + 2014 Serán genes distintos Presentarán eficacias diferentes Valor a generar con la acumulación?

Conclusiones Tolerancia a Stress Abiótico es muy importante, y foco de las empresas El hallazgo de genes y eventos de aplicación comercial es un gran desafío tecnológico La evaluación (análisis de riesgo) de genes con efectos múltiples implica algunos cambios en los procedimientos aplicados hasta el momento La aprobación regulatoria “global” del evento y sus stacks comerciales es un gran desafío empresarial. La transgénesis y la selección de QTLs son estrategias paralelas y complementarias para la obtención de mejores tolerancias La tolerancia inicial del germoplasma en el que se expresará el evento es importante.

Muchas Gracias