La implementación exitosa de transgénesis para combatir insectos plagas
Con la ingeniería genética, especialidad para lograr el desarrollo de cultivos mejorados con base en la tecnología del DNA recombinante, es posible introducir al genoma de los cultivos, genes de procedencia muy diferente con el fin de conferir resistencia a los insectos plagas. La resistencia varietal es considerada como el mejor método de control de insectos plagas. Es un método ecológico, limpio y natural. Reduce la dependencia del uso de insecticidas sintéticos, es durable, económico, fácil de utilizar por parte de los agricultores y compatible con otros métodos de control.
Una planta resistente es aquella que, debido a su constitución genotípica, es menos dañada que otra, por insectos plagas, en igualdad de condiciones. En la práctica es la habilidad que tiene una variedad para producir una cosecha de más alto rendimiento y de mejor calidad que otras variedades a un nivel dado de población de un insecto plaga. La resistencia es relativa puesto que implica una comparación entre dos o más plantas, con determinadas condiciones específicas. Así por ejemplo, cuando se dice que la variedad A es resistente a un determinado insecto, quiere decir que la resistencia de la variedad A está siendo comparada con la resistencia de la variedad B o variedades B, e, D, etc.; por lo tanto, no es una característica absoluta. La resistencia es hereditaria. Las progenies de la planta resistente se deben comportar como resistentes, desde que las condiciones ambientales sean las mismas. La resistencia es específica a determinada plaga. Una planta puede ser resistente a un insecto y susceptible a otro.
Los dos rasgos principales que se han introducido a los cultivos GM liberados comercialmente son resistencia a insectos y tolerancia a herbicidas. Unos pocos cultivos han sido liberados con la característica de resistencia a virus –papaya, papa y calabaza–, usando genes derivados de los mismos virus. La fuente de toxinas insecticidas producidas por plantas transgénicas comerciales es la bacteria del suelo Bacillus thuringiensis. Las cepas Bacillus thuringiensis muestran diferentes efectos de su actividad insecticida hacia insectos plagas, y constituye una reserva de genes que codifican para proteínas insecticidas, las cuales son acumuladas en inclusiones cristalinas producidas en la esporulación bacteriana –proteínas Cry y proteínas Cyt– o expresadas durante el crecimiento bacteriano. Diferentes genes derivados de Bt han sido transferidos exitosamente a algodón, maíz, tomate y papa.
La enzima 5-enolpiruvil-shikimato-3-fosfato sintetasa es parte de la vía del shikimato que resulta en la producción de aminoácidos aromáticos y otros compuestos aromáticos en plantas. Cuando las plantas convencionales son tratadas con el herbicida glifosato, éstas no pueden producir los aminoácidos aromáticos que necesitan para sobrevivir. La enzima está presente en todas las plantas, bacterias y hongos, pero no en animales los cuales no sintetizan sus propios aminoácidos aromáticos. Debido a que la vía de biosíntesis de aminoácidos aromáticos no existe en mamíferos, aves y peces, glifosato no causa toxicidad en estos organismos. La enzima EPSPS esta normalmente presente en alimentos derivados de fuentes vegetales y bacterianas.
Las variedades GM de soya contienen una forma de EPSPS tolerante a glifosato aislada de la bacteria Agrobacterium tumefaciens cepa CP4 (cp4 epsps). El gene que codifica para esta enzima fue transferido al genoma de la planta, confiriéndole la característica de tolerancia al herbicida. El mismo gene fue posteriormente introducido a maíz, algodón, remolacha azucarera, colza o canola, nabo, achicoria, clavel, lino, alfalfa, tabaco, arroz y trigo.
La tolerancia al herbicida glufosinato de amonio, PPT, es otro rasgo GM transferido a cultivos agrícolas, mediante la introducción del gen pat derivado de la bacteria común del suelo Streptomyces viridochromogenes y que codifica una enzima PPT-acetiltransferasa. El herbicida PPT normalmente actúa inhibiendo la enzima glutamina sintetasa, lo que causa acumulación anormal de amonio en plantas. La forma acetilada de PPT es inactiva. Este rasgo ha sido transferido exitosamente a varios cultivos: remolacha azucarera, canola, soya, arroz y maíz.
Cultivos transgénicos, biotecnológicos o genéticamente modificados
La tecnología de tolerancia a herbicidas proporciona a los agricultores un sistema alternativo que efectivamente controla un espectro amplio de malezas, incluyendo aquellas de difícil control. La tecnología reduce la cantidad de herbicida necesaria para el control de malezas, maximiza la disponibilidad de agua y nutrientes para las plantas de las variedades GM y reduce el consumo del recursos agrícolas en el campo. Todo ello significa menos uso de maquinaria y equipo, así como menos esfuerzo para los agricultores.
Existe en el mundo la necesidad urgente de producir plantas con resistencia genética a los insectos plagas con el fin de reducir las pérdidas en los cultivos, estimadas en 20-30% de la producción total; disminuir también el consumo de insecticidas químicos estimado en US$ 10 billones por año; la contaminación ambiental y los riesgos en la salud y alimentación. La principal alternativa de control siempre ha sido el uso de insecticidas químicos.
Otros métodos de control tales como: biológico, cultural, por comportamiento, mecánico, físico o legislativo, han contribuido en algunos casos específicos a reducir las poblaciones de los insectos plagas. La resistencia varietal, dentro de una estrategia de manejo integrado de plagas, conocido como MIP, es considerada como la gran esperanza. Sin embargo, esta resistencia está asociada con caracteres cuantitativos, controlada por muchos genes, en donde el progreso ha sido lento y las posibilidades de éxito son limitadas dentro de los programas de mejoramiento convencional.
Mediante la utilización conjunta de genética mendeliana y estadística a comienzos del siglo XX, se construyó la ciencia y arte del mejoramiento genético de cultivos. Mediante la intensiva explotación del llamado vigor híbrido, se incrementaron significativamente los rendimientos de cereales, al mismo tiempo que hibridaciones intervarietales e interespecíficas, acompañadas de manipulaciones citogenéticas, fueron útiles para mover genes de resistencia a enfermedades y a insectos plagas desde donadores foráneos hacia las variedades cultivadas.
El mejoramiento de plantas fue posteriormente acelerado, con el desarrollo de la tecnología de ADN recombinante, que permite la transferencia de genes foráneos al genoma de especies cultivadas. La implementación exitosa de transgénesis para combatir insectos plagas y enfermedades de cultivos importantes como arroz, Oryza sativa L.; trigo, Triticum aestivum L.; cebada, Hordeum vulgare L.; maíz, Zea mays L.; y algodón, Gossypium hirsutum L., fueron logros notables, así como la biofortificación de cultivos es otro desarrollo importante en la lucha contra el hambre y la desnutrición.
El arroz dorado, genéticamente enriquecido con vitamina A y hierro, por ejemplo, tiene el potencial real de salvar millones de vidas. Otra aplicación interesante de la tecnología transgénica es la producción de vacunas bebibles contra enfermedades mortales. Actualmente se tienen protocolos eficientes y confiables para una variedad de plantas: cereales, leguminosas, forrajes, cultivos oleaginosos, cultivos para fibras, ornamentales y especies forestales. La transformación genética ofrece acceso directo a un banco de genes ilimitado, antes inaccesibles a los mejoradores genéticos. La mayor parte del mejoramiento genético de cultivos y el consecuente incremento de rendimientos, fue resultado del mejoramiento convencional. Esas herramientas, aunque lentas y algunas veces tediosas, van a continuar jugando un papel muy importante en los programas de fitomejoramiento. Por otra parte, la tecnología GM tiene la habilidad de cambiar el genotipo de una planta en un tiempo relativamente corto, y puede ayudar a diseñar plantas más nutritivas, entre otros rasgos de interés. Sin embargo, esta nueva tecnología únicamente complementa, no reemplaza, el mejoramiento convencional de plantas. Las tecnologías convencionales y modernas deben ir de la mano para acelerar el mejoramiento de plantas y contribuir a garantizar la seguridad alimentaria global.
Los cultivos transgénicos, biotecnológicos o genéticamente modificados, son el resultado de la aplicación de la tecnología del ADN recombinante
Los cultivos transgénicos, biotecnológicos o genéticamente modificados, son el resultado de la aplicación de la tecnología del ADN recombinante