IMPORTANCIA DEL DESARROLLO TECNOLÓGICO EN MÉXICO María Alejandra Mora Avilés, Ph.D. México, D. F. Febrero 27, 2008

Temática Cuál es la importancia de la biotecnología para la actividad agrícola como un medio para generar mayores producciones y rentabilidad? Cuáles son sus posibles efectos sobre los recursos naturales actuales? Cuáles son los riesgos para las cadenas alimenticias, ecosistemas u otros asociados? Es importante la utilización de estos materiales? Qué desarrollos biotecnológicos están en marcha en INIFAP? Qué productos o resultados están disponibles para los productores? A qué se debe el gran debate sobre el uso de OGM´S? Cuál es la postura que debe asumir México? Contamos con legislaciones y marcos regulatorios adecuados? Qué nos hace falta sobre el tema?

Temática Cuál es la importancia de la biotecnología para la actividad agrícola como un medio para generar mayores producciones y rentabilidad? Cuáles son sus posibles efectos sobre los recursos naturales actuales? Cuáles son los riesgos para las cadenas alimenticias, ecosistemas u otros asociados? Es importante la utilización de estos materiales? Qué desarrollos biotecnológicos están en marcha en INIFAP? Qué productos o resultados están disponibles para los productores? A qué se debe el gran debate sobre el uso de OGM´S? Cuál es la postura que debe asumir México? Contamos con legislaciones y marcos regulatorios adecuados? Qué nos hace falta sobre el tema?

Tiene tanta importancia como nos resuelva un problema Tiene tantos efectos o riesgos como tantos no evaluemos

No ha ocurrido ningún evento que lamentar asociado a un producto biotecnológico (ambiente, cadena productiva, salud). El cambio climático, contaminación, disponibilidad de agua, … Emplear productos biotecnológicos para adaptarse al cambio.

Genómica y proteómica, términos usados para la identificación y caracterización de grupos de genes, RNA y proteínas. Proyecto del Genoma Humano Enfermedades Cura

Tecnología Convencional Nueva Tecnología Riesgo/Beneficio

Temática Cuál es la importancia de la biotecnología para la actividad agrícola como un medio para generar mayores producciones y rentabilidad? Cuáles son sus posibles efectos sobre los recursos naturales actuales? Cuáles son los riesgos para las cadenas alimenticias, ecosistemas u otros asociados? Es importante la utilización de estos materiales? Qué desarrollos biotecnológicos están en marcha en INIFAP? Qué productos o resultados están disponibles para los productores? A qué se debe el gran debate sobre el uso de OGM´S? Cuál es la postura que debe asumir México? Contamos con legislaciones y marcos regulatorios adecuados? Qué nos hace falta sobre el tema?

ALIMENTOS

Nutracéuticos Origen vegetal Substancias asociadas a la prevención y tratamiento de enfermedades crónico degenerativas (cáncer, diabetes, coronarias, otros) Componentes llamados fitoquímicos (antioxidantes, taninos, fibra, etc.,) Frijol, maíz, chile, jitomate, chaya, garambullo, xoconoxtle, jamaica, etc. han atraído la atención.

Fitoquímicos la fibra, licopeno y el ácido gálico pueden prevenir el cáncer del seno, próstata y colon y problemas cardiovasculares

Líneas de investigación Caracterización de Compuestos Nutracéuticos identificar materiales nutracéuticos de frijol, chile, chaya, garambullo, xoconoxtle, flor de granada, etc. determinar la presencia de nuevos compuestos anticancerígenos establecer la capacidad anti-cancerígena y de recuperación en diabetes Interés de la Unión Europea 12

CULTIVO DE TEJIDOS VEGETALES 13

Objetivos como parte intermedia en procesos de mejoramiento de cultivos 14

Objetivos los problemas que el laboratorio aborda a través del área de Transferencia de Genes son: resistencia a plagas resistencia a enfermedades resistencia a sequía calidad nutrimental 15

Interés de E.U.A (U. Michigan, Arizona SU), Canadá (PULSE), CIAT Frijol regenerado a través de organogénesis con alta eficiencia Interés de E.U.A (U. Michigan, Arizona SU), Canadá (PULSE), CIAT 16

líneas de investigación evaluación de genes con potencial para incrementar la tolerancia a la sequía Bouteloua gracilis Navajita azul 17

líneas de investigación diseño y establecimiento de sistemas de cultivo de tejidos y transformación genética para gramíneas y leguminosas 18

líneas de investigación la detección cuantitativa de transgenes por métodos moleculares (PCR y PCR en tiempo real) bioensayos y análisis inmunológicos para definir la inmigración de transgenes 19

FITOPATOLOGÍA MOLECULAR 20

Estrategia Genotipos Cepas y Patotipos Identificación de Variantes INTERACCIÓN PLANTA-MICROORGANISMO Resistencia Simbiosis Diversidad genética Estructura de poblaciones Mecanismos de variabilidad Genotipos Cepas y Patotipos SELECCIÓN DE GENOTIPOS DEL HOSPEDERO Y DE CEPAS DE MICROORGANISMOS Mapeo de marcadores y genes de resistencia y de asociaciones benéficas Mapeo y marcadores de genes involucrados en: Patogenicidad Variabilidad, y en el reconocimiento y establecimiento de asociaciones benéficas Identificación de Variantes Selección Asistida AISLAMIENTO, CARACTERIZACIÓN Y EXPRESIÓN DE GENES 21

la producción de chile es afectada por Virus y Hongos se han identificado importantes fuentes de resistencia contra virus (PHYVV, PepGMV y su mezcla) la caracterización molecular de los genotipos resistentes identificación de secuencias de ADN asociadas a la resistencia 22

la búsqueda de genotipos de chile con resistencia al complejo de hongos causantes de pudriciones de raíz y del fruto, ha permitido identificar tres líneas con altos niveles de resistencia 23

el hongo Colletotrichum lindemuthianum es un importante patógeno del frijol al nivel mundial las bases genéticas de la virulencia del hongo han sido poco estudiadas actualmente contamos con cepas del hongo que permitirán dirigir la búsqueda de genes involucrados en el desarrollo de la enfermedad 24

MARCADORES MOLECULARES 25

ADN RFLP RAPD SSR AFLP PCR digestión hibridación 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 hibridación 1 2 3 1 2 3 RFLP RAPD SSR AFLP 1 2 3 26

Diversidad Genética conocer la diversidad genética de los patógenos permite realizar búsquedas de fuentes de resistencia amplia y durable Fusarium sp Rhizoctonia solani 27

Diversidad Genética Nacional de Fitopatógenos CHIHUAHUA DURANGO JALISCO ZACATECAS MICHOACAN TLAXCALA HIDALGO MÉXICO PUEBLA CHIAPAS Similaridad 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 Colletotrichum lindemuthianum Colletotrichum gloeosporioides Fusarium sp. Rhizoctonia solani Phytophthora capsici 28

Coeficiente de Similaridad A 0.82 0.86 0.91 0.95 1.00 QRO1 QRO2 AGS18 AGS13 AGS10 QRO3 AGS7 YUC3 YUC4 AGS5 AGS11 AGS12 PUE1 D1* D2* AGS16 AGS17 AGS6 AGS4 AGS9 AGS15 COL1 JAL1 COAH1 QRO5 AGS2 AGS1 AGS8 AGS14 QRO4 AGS3 YUC1 YUC2 A B Querétaro Aguascalientes Yucatán Coahuila Jalisco * Origen desconocido Colima 29

aplicaciones Secuenciación ATGACGATGACGATGACGATAGACAGTAGACGTAGACGATGACAGTAGACGATAGCAGATGACAGATGAACGATGAACGATAGACGATAGACGATGACAGTAGACAGTAGACAGGTAGATAGCAGATAGATAGAG 30

aplicaciones “Finger-Printing” Huella Genética 31

aplicaciones se están generado las “Huellas Genéticas” de diversas variedades en diferentes especies Evora-98 Blanco Sin Progreso Jamu-96 huellas genéticas de cuatro variedades de garbanzo generadas por el INIFAP 32

SELECCIÓN ASISTIDA 33

aplicaciones Selección Asistida permite al fitomejorador identificar a los individuos segregantes que presentan un gen de interés en función del ligamiento entre el gen y los marcadores que lo flanquean 34

transferir los genes de interés a líneas élite aplicaciones Selección Asistida es factible reducir los tiempos necesarios para fijar una determinada característica en una población transferir los genes de interés a líneas élite 35

aplicaciones Método Tradicional Marcadores Moleculares Tiempo RC1 RC2 75.0 87.7 93.3 99.0 85.5 99.0 Marcadores Moleculares Tiempo 36

aplicaciones E S Susceptible Resistente P1 P2 37

aplicaciones E S S S S S Susceptible Resistente P1 P2 F2 38

Perspectivas Las secuencias de Arabidopsis y arroz obtenidas en el 2002 y posteriormente más de 40 especies de plantas sirven de base para entender el funcionamiento de los genes. Nutrición, Eficiencia en manejo de agua, Adaptación a suelos con baja fertilidad, Resistencia a plagas y enfermedades,… Genómica Funcional

Los mejoradores están solicitando caracterización molecular de los eventos relevantes (actuales y potenciales) en sus materiales para el seguimiento y protección de éstos.

Característica Comentario Ciclo de cultivo precoz e intermedio, de maduración uniforme 9015 días Planta erecta y semi erecta Habito tipos I, II, y III Resistencia a enfermedades -Foliares Tizón común, tizón halo, antracnosis, mancha angular, mancha blanca y roya. Virus foliares -Pudriciones de raíz Fusarium spp, Rhizoctonia spp, Pytium spp, Sclerotium sp, Macrophomina phaseolina Proteína 22±2 % Tiempo de cocción 80±15 min Testa 10±1% Hidratación (asociado a enlatado) Incrementar el volumen al menos el doble y la ruptura de grano  30% Prolongar vida de anaquel de grano Bayo INIFAP, Azufrado Higuera y Pinto Saltillo Establecimiento vigoroso Universal Tolerancia a altas temperaturas > 35 C Eficiencia en el uso de agua Lámina 60 cm Resistencia al desgrane (en tipo erecto al emplear maquinaria) 6% Resistencia al quebrado de grano en trilla Reacción neutral a fotoperiodo para variedades de riego Para temporal se prefieren sensibles Con adaptación a suelos pobres < 20 ppm de P Resistencia al manchado de grano 3% Madurez uniforme de vainas y tallos Importante para la cosecha mecanizada Grano uniforme en color y forma Depósito rápido del color, no esperar a que la vaina seque

Característica Comentario Demanda en el mercado 3.6 millones de toneladas anuales Maíz de grano blanco para la industria de la masa y la tortilla Aumentar el rendimiento convencional Rendimiento promedio de 20 t/ha en zona de riego y buen temporal Incidencia de carbón de la espiga Menor al 3% Incidencia de Fusarium Menor del 5% Resistencia a sequía región de Hgo, Gto., SLP, Zac, Dgo, Coah Para 2.5 millones de hectáreas e incrementar el rendimiento de 2.8 a 3.8 ton/ha Calidad industrial blanco, elástico, alta eficiencia Color del grano Luminosidad del 65 a 70% Dureza como capacidad para absorber humedad en el proceso de nixtamalización Índice de flotación menor al 40%. Uniformidad del tamaño del grano 30 gr/ 100 granos Rendimiento de tortilla De 1.5 kg ± 0.2 por kg de maíz nixtamalizado) Retención de pericarpio (contenido de fibra) Mayor de 40% Color de tortilla Luminosidad mayor del 80%)

Megaproyecto Maíz Caracterización de nuevos genes y marcadores moleculares asociados a ventajas comparativas en genotipos de importancia, Validar su presencia y función en genotipos con potencial, Integrar esta información en programas de mejoramiento.

Temática Cuál es la importancia de la biotecnología para la actividad agrícola como un medio para generar mayores producciones y rentabilidad? Cuáles son sus posibles efectos sobre los recursos naturales actuales? Cuáles son los riesgos para las cadenas alimenticias, ecosistemas u otros asociados? Es importante la utilización de estos materiales? Qué desarrollos biotecnológicos están en marcha en INIFAP? Qué productos o resultados están disponibles para los productores? A qué se debe el gran debate sobre el uso de OGM´S? Cuál es la postura que debe asumir México? Contamos con legislaciones y marcos regulatorios adecuados? Qué nos hace falta sobre el tema?

Desarrollan arroz que vacuna contra el cólera en Japón Los granos de arroz modificados incluyen entre 15 y 30 microgramos de proteínas de la bacteria del cólera, y se deben consumir en pequeñas dosis, como un medicamento, no como un alimento. Esta investigación pretende colocar a Japón a la cabeza del ranking mundial de la manipulación genética de plantas con fines médicos. EFE El Universal Viernes 22 de febrero de 2008.

Organismos Genéticamente Modificados Declaración de Río “La biotecnología tiene el potencial de proporcionar una vida más segura, pero debe ser usada de una manera segura”. Muchos cambios ocurren no debido a la tecnología sino al impacto y a la implementación de la misma. No es un tema de conocimiento científico sino de respeto social.

México toma sus decisiones basado en la determinación de riesgo y el principio precautorio (Protocolo de Cartagena). Caso x Caso (evaluación por evento y por especie) Paso x Paso (disminuir progresivamente el nivel de confinamiento)

Riesgo = Daño x Exposición Hay riesgo cero? Qué hacer cuando Riesgo >0 Análisis de riesgo/beneficio? Modificar el OGM para reducir el daño y/o exposición? Abandonar el proyecto?

Principales preocupaciones Flujo génico (Diversidad genética, flora asociada, polinizadores, híbridos, plantas voluntarias) Inocuidad (Alergias, toxicidad) Mercado (Costo) Regulación (Normatividad)

Qué postura debe asumir México? La que le venga bien de acuerdo a su entorno social, económico, medioambiental. Regulación que ha ido creciendo en experiencia. Evitar paralizarnos ante lo desconocido y fomentar investigación en temas concretos.

GRACIAS mora.alejandra@inifap.gob.mx www.inifap.gob.mx