La selección natural y los cultivos transgénicos: un hiato darwinista? Alejandro Chaparro Giraldo  Ph.D.  Grupo de Ingenie...
La selección natural
Existen organismos que se reproducen y la progenie hereda características de sus progenitores, existen variaciones de cara...
 
Selección “natural”
Selección “artificial”
Los cultivos transgénicos
Cualquier procariote eucariote o virus
 
98 % 70 % 60 % 20 %
Los fenotipos, características físicas de un organismos, están determinados por la expresión génica y no por como los gene...
 
 
 
 
 
 
Resistencia a Herbicidas  p35S EPSPS Pt-petunia tNos Via del Shikimato aa aromàticos Glifosato
 
Hiato darwinista
Los cultivos transgénicos, son “construcciones artificiales”, y por lo tanto escapan a la selección natural?  Los cultivos...
Chaparro-Giraldo, A. 2001 Plantas transgénicas Semillas  Pólen Parientes Silvestres Plantas transgénicas Híbridos transgén...
Capacidad de invasión Brassica napus Control, km R, PPT t Sin diferencias en la mayoria de los habitats Crawley et al., 19...
Papa, maíz y remolacha Cont., km R, TH (PPT,RR) , Bt  Sin diferencias en el  comportamiento Rogers & Parkes, 1995 <ul><li>...
Domesticación intensiva Cultivares mejorados (    adaptados) Ecosistemas
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Híbridos transgénicos Híbridación =  Donador + Silvestre + Transgenes Donador poco domesticado  Silvestre maleza agresiva ...
papa    Caroteno Australia cry papa Perú
Reducción de riesgo de escape de transgenes  Androesterilidad Transformación cloroplasto
Nature (2001) 414: 541-542
 
PNAS (2005) 102: 12338-12343
 
 
Tabla 1. Hibridación natural del algodonero (Gossypium hirustum desde la fuente de polen Bollgard® usando GeneCheck. CI Tu...
Estudios de bioseguridad para el maíz GM realizados en Colombia. 2007. Ana Luisa Díaz (ICA) & Zaida Lentini (CIAT).  Flujo...
Conclusión Las variedades locales no correrían un riesgo significativo de ser polinizadas por otro tipo de maíces en su ve...
Resultados similares se observaron en ensayos con híbridos amarillos de maíz Herculex I ®
Introgresión
Steward, et al. , 2003
 
Introgresión desde cultivos a parientes silvestres Cultivos de muy bajo riesgo: Soya, cebada, mijo,  frijol, maní y papa. ...
<ul><li>Crecer uno cerca del otro </li></ul><ul><li>Florecimiento coincide </li></ul><ul><li>F1  BC1 </li></ul><ul><li>Tra...
Conclusión <ul><li>Los cultivos transgénicos liberados masivamente se comportan como su contraparte convencional.  </li></...
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Bibliografía  <ul><li>Chaparro- Giraldo, A. 2001. Hibridación entre plantas transgénicas y plantas silvestres: Límites del...
 
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Darwin y los cultivos transgénicos

  1. 1. La selección natural y los cultivos transgénicos: un hiato darwinista? Alejandro Chaparro Giraldo Ph.D. Grupo de Ingeniería Genética de Plantas - Departamento de Biología –Universidad Nacional de Colombia
  2. 2. La selección natural
  3. 3. Existen organismos que se reproducen y la progenie hereda características de sus progenitores, existen variaciones de características si el medio ambiente no admite a todos los miembros de una población en crecimiento. Entonces aquellos miembros de la población con características menos adaptadas (según lo determine su medio ambiente) morirán con mayor probabilidad. Entonces aquellos miembros con características mejor adaptadas sobrevivirán más probablemente. Darwin, El Origen de las especies
  4. 5. Selección “natural”
  5. 6. Selección “artificial”
  6. 7. Los cultivos transgénicos
  7. 8. Cualquier procariote eucariote o virus
  8. 10. 98 % 70 % 60 % 20 %
  9. 11. Los fenotipos, características físicas de un organismos, están determinados por la expresión génica y no por como los genes son introducidos. Segregación típica de monohíbrido mendeliano 3 : 1 Chaparro-Giraldo, A. 2005 A + A  X A + A  Autofecundación de una planta transgénica 1 sola copia del transgene (Tolerancia a herbicida) A + A  A + A  A + A + A + A  A + A  A  A  A + A + , A + A  fenotipo tolerante A  A  fenotipo susceptible
  10. 18. Resistencia a Herbicidas p35S EPSPS Pt-petunia tNos Via del Shikimato aa aromàticos Glifosato
  11. 20. Hiato darwinista
  12. 21. Los cultivos transgénicos, son “construcciones artificiales”, y por lo tanto escapan a la selección natural? Los cultivos transgénicos son una “novedad biológica”, y por lo tanto son un nuevo y desconocido desafío a la selección natural?
  13. 22. Chaparro-Giraldo, A. 2001 Plantas transgénicas Semillas Pólen Parientes Silvestres Plantas transgénicas Híbridos transgénicos Hibridación Poblaciones naturales
  14. 23. Capacidad de invasión Brassica napus Control, km R, PPT t Sin diferencias en la mayoria de los habitats Crawley et al., 1993 En algunos casos en los que se encontraron diferencias significativas (sobrevivencia de semillas) las líneas transgénicas fueron menos invasivas y menos persistentes que la línea no transformada. 12 Habitats / Parámetros poblacionales
  15. 24. Papa, maíz y remolacha Cont., km R, TH (PPT,RR) , Bt Sin diferencias en el comportamiento Rogers & Parkes, 1995 <ul><li>Tolerancia a Herbicidas (TH): </li></ul><ul><li>Fitness en ecosistemas? </li></ul><ul><li>Expresión sin selección </li></ul><ul><li>Costo energético </li></ul><ul><li>Gene neutral </li></ul><ul><li>Raybould & Gray, 1994 </li></ul>Amplio rango de condiciones ambientales
  16. 25. Domesticación intensiva Cultivares mejorados (  adaptados) Ecosistemas
  17. 26. Hibridación
  18. 27. Brassica napus PPT X Brassica campestris AAC 2n = 38 AA 2n = 20 Híbridos fertíles PPT 2n = 20 Rogers & Parkes, 1995 Dos generaciones
  19. 28. Híbridos transgénicos Híbridación = Donador + Silvestre + Transgenes Donador poco domesticado Silvestre maleza agresiva Transgene incrementa fitness Donador muy domesticado Silvestre no maleza Transgene fitness neutro El impacto ecológico de la hibridación cultivo / maleza no depende del método de transferencia génica ( Ellstrand & Hoffman, 1990). Riesgo
  20. 29. papa  Caroteno Australia cry papa Perú
  21. 30. Reducción de riesgo de escape de transgenes Androesterilidad Transformación cloroplasto
  22. 31. Nature (2001) 414: 541-542
  23. 33. PNAS (2005) 102: 12338-12343
  24. 36. Tabla 1. Hibridación natural del algodonero (Gossypium hirustum desde la fuente de polen Bollgard® usando GeneCheck. CI Turipana (Córdoba) Estimación de la distancia a la cual el polen del algodonero es transportado por polinizadores. ICA. (2003) Diaz, A.L. & Montenegro, H. Distancia de muestreo entre surcos (m) Número de muestras Número de muestras positivas Porcentaje de Hibridación natural 1 80 1 1,25 2 80 0 0 3 80 0 0 4 80 0 0 5 80 0 0 50 640 0 0 55 704 0 0 60 768 0 0 100 1280 0 0 Total 3792 1 0
  25. 37. Estudios de bioseguridad para el maíz GM realizados en Colombia. 2007. Ana Luisa Díaz (ICA) & Zaida Lentini (CIAT). Flujo de polen Córdoba y Tolima , 2004 Fuente: Híbrido Maíz Yielgard® amarillo Receptor: Maíz blanco Distancias: 50, 100, 200, 300 (bloques 6m) 400 (bloques 20 m) Resultados Xenia < 1,6% a 50 m Xenia < 0,2 % a 400 m (Córdoba) Xenia = 0 desde 300 m (Tolima) 2006 Distancia: 1 a 100m rodeando la fuente Resultados Xenia = 41,34 % a 1 m Xenia < 1 desde 35m
  26. 38. Conclusión Las variedades locales no correrían un riesgo significativo de ser polinizadas por otro tipo de maíces en su vecindad sean estos transgénicos o no, por lo tanto el riesgo es igual al que se maneja en las siembras de variedades convencionales y en la de los híbridos que se siembran desde hace mas de 50 años, lo cual permite deducir que los riesgos en el flujo genético son similares al que se presenta naturalmente en cualquier maíz cultivado.
  27. 39. Resultados similares se observaron en ensayos con híbridos amarillos de maíz Herculex I ®
  28. 40. Introgresión
  29. 41. Steward, et al. , 2003
  30. 43. Introgresión desde cultivos a parientes silvestres Cultivos de muy bajo riesgo: Soya, cebada, mijo, frijol, maní y papa. Cultivos de bajo riesgo: Maíz, arroz y algodón. Cultivos de riesgo moderado: Alfalfa, remolacha, trigo, canola y girasol. Cultivos de alto riesgo: Sorgo. ¡ ANÁLISIS CASO POR CASO ! Steward, et al. , 2003
  31. 44. <ul><li>Crecer uno cerca del otro </li></ul><ul><li>Florecimiento coincide </li></ul><ul><li>F1 BC1 </li></ul><ul><li>Transgene con ventaja selectiva </li></ul><ul><li>Varias generaciones BC </li></ul>Steward, et al. , 2003
  32. 45. Conclusión <ul><li>Los cultivos transgénicos liberados masivamente se comportan como su contraparte convencional. </li></ul><ul><li>Las características introducidas comercialmente (tolerancia a herbicida, resistencia a insectos) no aumentan la habilidad adaptativa de plantas voluntarias o hibridas en los ecosistemas analizados. </li></ul><ul><li>Hibridación e introgresión entre cultivos transgénicos y parientes silvestres, se presenta en una tasa similar a la de los cultivos convencionales. </li></ul>
  33. 46. Hace falta investigación en ecosistemas tropicales y con características que se están introduciendo actualmente y pueden tener efecto en la habilidad adaptativa, particularmente la tolerancia a estreses abioticos. Los análisis deben ser hechos caso a caso ( cultivo X característica) y región por región.
  34. 47. Bibliografía <ul><li>Chaparro- Giraldo, A. 2001. Hibridación entre plantas transgénicas y plantas silvestres: Límites del Riesgo Ambiental. Revista Colombiana de Biotecnologia,  3 (1): 36 - 43 </li></ul><ul><li>Chaparro-Giraldo,A. 2005. Elementos básicos para entender la tecnología transgénica. En: Introducción a la Ingeniería Genética de Plantas .  Unibiblos Bogotá, 11 - 22. </li></ul><ul><li>Clive, J. 2009. Global status of biotech/GM crops 2008. ISAAA brief. Ithaca, N.Y. 150 p. </li></ul><ul><li>Crawley, M. J.; Hails, R.S.; Rees, M.; kohn, D.; Buxton, J. (1993) Ecology of transgenic oilseed rape in natural habitats. Nature 363: 620-623. </li></ul><ul><li>Daniell, H.; Datta, R.; Varma, S.; Gray, S.;  Seung-Bum, L. 1998. Containment of herbicide resistance through genetic engineering of the chloroplast genome. Nature Biotechnology 16 (4): pp345 – 348 </li></ul><ul><li>Darwin, C. 2001. El origen de las especies. Edicomunicaciones, Barcelona. 479 p. </li></ul><ul><li>Díaz, A. & Lentini, Z. 2007. Estudios de bioseguridad para el maíz GM realizados en Colombia. Publicación Instituto Colombiano Agropecuario (ICA) – Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT). </li></ul><ul><li>Diaz, A.L. & Montenegro, H. 2003. Estimación de la distancia a la cual el polen del algodonero es transportado por polinizadores. Publicación Instituto Colombiano Agropecuario (ICA). </li></ul><ul><li>Ellstrand N. C. & Hoffman C.A.(1990) Hybridization as an avenue of escape for engineered genes. BioScience (40) 6: 438-442. </li></ul><ul><li>Guang-Ning Ye, Peter T.J. Hajdukiewicz, Debra Broyles, Damian Rodriguez, Charles W. Xu, Narender Nehra, Jeffrey M. Staub 2001.Plastid-expressed 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase genes provide high level glyphosate tolerance in tobacco. The Plant Journal 25(3): 261-270. </li></ul><ul><li>Ortiz-Garcia, S.; Ezcurra, E.; Schoel, B.; Acevedo, F.; Soberon, J.; Snow, A. 2005. Absence of detectable transgenes in local landraces of maize in oxaca, Mexico (2003-2004). PNAS 102: 12338 - 12343. </li></ul><ul><li>Quist, D. & Chapela, I.H. 2001. Transgenic DNA introgressed into traditional maize landraces in Oaxaca, Mexico. Nature 102: 541 - 542. </li></ul><ul><li>Raybould, A.F. & Gray, A.J. (1994) Will hybrids of genetically modified crops invade natural communities? TREE (9)3: 85-89 </li></ul><ul><li>Rogers, H. J. & Parkes H.C. (1995) Transgenic plants and the environment. Journal of Experimental Botany 46 (286): 467-488. </li></ul>

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