Biotecnología Agrícola: Mucho más que cultivos transgénicos

Todos los organismos tienen la habilidad de “mejorar” a través de procesos naturales como por ejemplo, la adaptación a condiciones ambientales adversas. Sin embargo, dicho proceso toma cientos de años antes de que se pueda obtener algún tipo de “mejoramiento”. El ser humano ha aprendido a cómo domesticar y mejorar las plantas para poder desarrollar cultivos en base a sus necesidades usando distintos tipos de técnicas, incluyendo la Biotecnología. Como ya se ha explicado anteriormente en nuestro blog, la Biotecnología es un set de herramientas que utilizan organismos, o parte de éstos, para hacer o modificar un producto, mejorar plantas, árboles o animales, o desarrollar microorganismos para usos específicos. La Biotecnología agrícola básicamente se define como el uso de herramientas biotecnológicas para el mejoramiento de los cultivos. Dentro de estas herramientas encontramos el mejoramiento convencional de plantas, cultivo de tejidos y micropropagación, Selección Asistida por Marcadores (MAS), ingeniería genética y cultivos genéticamente modificados y herramientas moleculares de diagnóstico.

A continuación se dará una breve descripción de cada una de estas herramientas:

  Mejoramiento Convencional de plantas

Desde el comienzo de la agricultura, los seres humanos han alterado genéticamente a los cultivos. Los primeros agricultores seleccionaban las plantas y semillas con mejores características fenotípicas y las guardaban para cultivarlas al año siguiente. La selección de características como un crecimiento más rápido, mayor rendimiento, resistencia a pestes y enfermedades, mayor producción de semillas o frutos más dulces, han cambiando dramáticamente a los cultivos domesticados en relación a sus parientes silvestres. El mejoramiento genético inició cuando el ser humano comprendió que los cultivos podían ser polinizados artificialmente para obtener plantas con mejores características. Estas características provenientes de distintos parentales podrían “combinarse” en la descendencia. Durante el Siglo XX, los mejoradores vegetales entendieron mejor cómo seleccionar plantas superiores y mejorarlas para crear nuevas y mejores variedades de distintos cultivos, lo que ha aumentado sustancialmente la productividad y calidad de las plantas que hoy cultivamos. Sin embargo, el mejoramiento convencional de plantas no puede sostener la demanda global debido a una población en aumento y una disminución de recursos agrícolas como suelos y agua. Es por esto que nuevas tecnologías de mejoramiento deben ser desarrolladas y utilizadas.

Cultivos actuales (extremo inferior) y sus "antepasados" (extremo superior).

Cultivo de Tejidos

Las plantas generalmente se reproducen de manera sexual (desarrollando flores y semillas para crear las siguientes generaciones, por medio de la fecundación del óvulo con el polen proveniente de los estambres de la flor (parte masculina), la que puede estar en la misma planta (auto-polinización) o en otra planta. Cada una de estas células sexuales contienen ADN. Durante la reproducción sexual, el ADN de ambos padres recombina y se genera la desendencia. Sin embargo, en algunas especies de árboles se necesitan varios años antes de que éstos puedan florecer y generar semillas, haciendo muy difícil su mejoramiento. Es así como se desarrolló el cultivo de tejidos como herramienta para facilitar esta tarea. El cultivo de tejidos es el cultivo de células, tejidos u órganos vegetales en un medio nutritivo artificial. Bajo las condiciones adecuadas, se puede regenerar una planta completa a partir de una sola célula. Esta técnica se ha utilizado por más de 30 años, y existen distintos tipos de cultivo de tejidos dependiendo de la parte de la planta que se utiliza.

       Selección Asistida por Marcadores (MAS)

El desarrollo de una nueva variedad requiere mucho tiempo (10 a 25 años dependiendo del cultivo). Actualmente, las aplicaciones biotecnológicas, como el uso de marcadores moleculares, han hecho más fácil y más rápida la selección de características de interés, tomando de 7 a 10 años para el desarrollo de una nueva variedad.

Las diferentes características de las plantas se encuentran codificadas en su ADN. El ADN se encuentra en pares de cromosomas (uno proveniente de cada padre). Los genes, que controlan las características de la planta, son segmentos específicos en cada cromosoma. El conjunto total de genes de una planta forma el genoma de ésta. Algunas características como el color de las flores, podría estar controlada por un solo gen. Sin embargo, existen otras características como el rendimiento de la planta, o el contenido de almidón, que podrían estar influenciadas por muchos genes. Tradicionalmente los mejoradores vegetales han seleccionado las plantas basándose en sus características visibles (fenotipo). Sin embargo, el fenotipo se encuentra influenciado por el ambiente, por lo que el proceso de selección es difícil y se producen pérdidas económicas durante éste (pérdidas de cultivo, etc). 

Actualmente, los mejoradores utilizan la Selección Asistida por Marcadores (MAS), para identificar genes específicos por medio de marcadores moleculares. Los marcadores moleculares son secuencias de ácidos nucleicos que forman parte de un segmento del ADN. Los marcadores se encuentra cerca de la secuencia de ADN de gen de interés. Dado a que los marcadores y los genes se mantienen cercanos en el mismo cromosoma, éstos tienden a permanecer juntos a través de las generaciones. Esto ayuda a los científicos a predecir si una planta tendrá el gen deseado, ya que si se encuentra el marcador , significa que el gen también está presente en la planta.

             Ingeniería Genética y Cultivos Genéticamente Modificados

El término Ingeniería Genética es usado para describir el proceso por el que la composición genética de un organismo puede ser alterada usando tecnología de “ADN recombinante”. Esto involucra el uso de herramientas de laboratorio y enzimas específicas para “cortar” e “insertar” piezas de ADN que contienen uno o más genes de interés. La habilidad de manipular genes individuales y transferir genes entre especies, las que naturalmente no podrían cruzarse, es lo que diferencia a la Ingeniería genética de el mejoramiento convencional. Con éste último, existe poca o nula garantía de obtener una combinación de genes particular a partir de las millones de cruzas generadas. Además, se pueden transferir genes no deseados junto con los de interés, o a medida que se gana un gen de interés, otro se pierde. Estos problemas limitan el mejoramiento. Por otro lado, la Ingeniería genética permite transferir de forma directa uno o unos pocos genes de interés entre organismos emparentados o no emparentados.

 Como se podrán percatar, la Biotecnología agrícola abarca mucho más que tan solo los cultivos transgénicos, entregando herramientas biotecnológicas que facilitan el mejoramiento vegetal y que son de uso diario en muchos laboratorios a nivel nacional e internacional. Para mayor información respecto a alguna de estas técnicas, visitar el manual del International Service for the Acquisition of Agri-Biotech (ISAAA), titulado “Agricultural Biotechnology (a Lot More than Just GM Crops)”, en donde explican a fondo cada una de las técnicas mencionadas anteriormente, además de tener una sección de preguntas y respuestas sobre las dudas básicas de la aplicación biotecnológica.

http://www.isaaa.org/resources/publications/agricultural_biotechnology/download/Agricultural_Biotechnology.pdf