1TEMA 1

Biotecnologa: historia, concepto, herramientas y aplicaciones. Los retos de la agricultura en el siglo XXI.

2Nada nuevo bajo el sol

Los egipcios fabricaban pan 3000 aos antes de nuestra era. El contacto fortuito de una colonia de levaduras con masa de harina de trigo, dejada en reposo durante un tiempo, dio lugar a la fermentacin de la masa, con la conversin del azcar en alcohol y dixido de carbono, obtenindose una masa esponjosa, ms fcilmente digestiva.

3Nada nuevo bajo el sol

Las amas de casa sumerias, saban que el pan al modo egipcio resultaba ms saludable si primero se ablandaba el grano y se le dejaba germinar. Lo que no saban era que de este modo, se liberaban enzimas que convirtieron el almidn disuelto en el agua, en azcar de malta, fermentable. La levadura de la masa del pan se encargara de la fermentacin del azcar de malta en el lquido de oro.

4BIOTECNOLOGIA TRADICIONAL=Microbiologa industrial

BIOTECNOLOGA ACTUAL

DECADA DE LOS 70

-Neologismo. -Trmino empleado por el hngaro Kark

Ereky, en referencia a la microbiologa industrial, es decir, todos los procesos en los cuales, partiendo de las materias primas correspondientes, se producen bienes de consumo utilizando organismos vivos

acuada en el libro La

biotecnologa en la produccin crnica y lctea de una gran explotacin agropecuaria, que fue publicado en 1919.

INGENIERA GENTICA

-Produccin de compuestos de inters a partir de organismos, clulas, orgnulos o anlogos moleculares

5BIOTECNOLOGA VEGETAL

CULTIVO DE TEJIDOS INGENIERIA GENTICA (DNA RECOMBINANTE)

6HERRAMIENTAS

Cultivo de Tejidos:

-Cultivo de Clulas -Cultivo de Protoplastos-Cultivo de Meristemos

-Cultivo de Callos -Cultivo de Anteras

-Cultivo de Ovulos -Cultivo de Embriones

etc.

Ingenieria Gentica:

-Secuenciacin de genes -Generacin de Fragmentos -Clonacin -Identificacin de Clones -Desarrollo de Bibliotecas de DNA -Seleccin de Genes -Ligacin a Vectores o Molculas -Transformacin -Aislamiento de Protenas -Secuenciacin de Protenas

etc.

+

7APLICACIONES

Clonacin de plantas Organismos modificados genticamente

8 Del recolector y cazador al agricultor En los albores de la domesticacin

Conocimiento de las plantas y sus ciclos vegetativos

Efecto del fuego estimulador de la germinacin y crecimiento de plantas silvestres recolectables

Riego por inundacin, promotor del crecimiento de plantas silvestres de inters

Crecimiento de poblacin en zonas de hacinamiento junto a ros y lagos en sequas prolongadas

NEOLITICO. 1

REVOLUCIN VERDE

9Consecuencias

Sedentarismo Nacimiento de las grandes civilizaciones Establecimiento de ciudades Obesidad Diferencia ricos-pobres Hambrunas por sequa o plagas Enfermedades carenciales Llegada del alcohol Etc.

10

TRIGO Y CEBADA

ARRO

Z

MAIZ

IMPORTANCIA DE LA AGRICULTURA

SORGO Y MIJO

11

La Gentica en el Neoltico

12

Comienza la domesticacin

Seleccin en masahasta hace un siglo

Elegir entre una poblacin y propagar, generacin tras generacin, los individuos que renen las caractersticas deseadas

13

La domesticacin del maz

(Euchlaena) (Zea mays)

14

Las plantas viajan

Arroz, cebolla, ajo, vid, pepino, el aceite de olivavinieron de oriente

Tomate, pimiento, patatade Amrica

Tabestomate venenoso Adaptaciones200 aos para tuberizar

la patata en Europa Malas hierbas

15

Comienza la pesadilla de las malas hierbas

16

Los sillares de la mejora vegetal moderna

Introduccin consciente de diversidad gentica en las poblaciones por cruzamiento de progenitores con caractersticas sobresalientes y complementarias

Seleccin de plantas con genes que confieren los caracteres agronmicos deseados, hasta alcanzar niveles altos de adaptacin, uniformidad gentica y estabilidad agronmica

Objetivo: aumentar el rendimiento y mejorar la calidad nutritiva

y tecnolgica de los productos agrcolas

17

Siglo XX. 2

REVOLUCIN VERDE

Produccin agrcola = f (mejora gentica, rea cultivo, productos agroqumicos: fertilizantes y pesticidas, maquinaria y tcnicas agronmicas)

18

Los mtodos aplicados en mejora dependen de su forma de propagacin

Asexual Sexual

Alogamia: maiz Autogamia: trigo, arroz

19

La heterosis o vigor hbrido

Aumento del vigor y rendimiento que manifiesta el hbrido frente a sus progenitores

-Aumento del rendimiento en maz cortando la flor masculina terminal y forzando as la alogamia, y la generacin de nueva variabilidad por recombinacin

-Forzar autogamia para obtener lneas puras y obtener hbridos, con alto rendimiento y adaptabilidad.

20

Norman Borlaug: la lucha contra el hambre

Genes Reduced height (Rht) interfieren con la seal de trasduccin de las gibberelinas.

Cruzamientos entre la variedad semienana Daruma con variedades productivas americanas dieron Norim 10, que se usara en programas de mejora en USA para producir un gran nmero de variantes semienanas de alto rendimiento, como Norin 10-Brevor 14, con alto ndice de cosecha y mayor capacidad de adaptacin.

Premio Nobel de la Paz en 1970

**Castracin costosa para seguir los pasos del maz

21

Siglo XXI. 3

REVOLUCIN VERDE

Produccin agrcola= f (mejora gentica, preservacin

medio ambiente)

22

Retos de la agricultura en el siglo XXI

Aumento en la calidad y produccin de alimentos

Alternativa al petrleo y derivados como fuentes de materias primas y de energa

23

El futuro de la seguridad alimentaria

Each

year, about

20 million

infants

are born

with

low

birth

weights Bhutan. WFP photo: F. Mattioli

The nutritional problems of children in developing countries are considered to be associated with more than half of all child deaths. Most such deaths are attributable to mild or moderate malnutrition, as opposed to severe malnutrition

24

El futuro de la seguridad alimentaria

Predicciones de Malthus

(1798) Poblacin en crecimiento Aumento en la produccin de alimentos/habitante

(excepto en Africa

subsahariana)

130 pases en desarrollo

25

El impacto medioambiental de la agricultura moderna

La segunda revolucin verde= f (monocultivos de alto rendimiento, incremento en el uso del agua, productos fitosanitarios y fertilizantes)

1. Prdida y deterioro del suelo

2. Prdida y deterioro del agua

3. Erosin gentica

26

1. Prdida y deterioro del suelo cultivable

Presin demogrficaErosin (lluvia y viento)Degradacin qumica

-salinizacin, -empobrecimiento de nutrientes

Ausencia de programas para lograr el incremento de la eficacia en la utilizacin y absorcin de nutrientes

Deseable.

Ha. Suelo agrcola /personaEn la realidad.

Ha. Futuro.

0.14 Ha.

Myanmar: farmers planting tree seedlings to avoid post-harvest soil erosion

Disponibilidad del suelo cido de la sabana ?

27

.

Viet Nam: Smallholder farmers preparing sandy soil for planting trees FAO photo by L. De Matteis

For agriculture to be productive and sustainable, it is essential to select crops that are suited to the soil conditions and climate. FAO has developed an environmental database system, known as ECOCROP, to help identify suitable crops or trees for a specific environment

28

2. Uso y abuso del agua

El agua dulce no siempre es un bien renovable

La contaminacin de aguas se produce por exceso de fertilizantes, que provoca el crecimiento de microorganismos que consumen el oxgeno = (eutrofizacin), herbicidas y plaguicidas.

El cultivo extensivo de alto rendimiento supuso el uso indiscriminado de herbicidas y plaguicidas.Agua dulce Agua salada

3% -Agua dulce total0.08% -Agua dulce utilizable=ADU70% ADU- Produccin agrcola

29

3. Erosin gentica

En EE.UU

6 variedades producen el 70% de maz En Canad

4 variedades producen el 76% del trigo

prdida de la variacin gentica

menor proteccin frente a enfermedades(patata en Irlanda, mediados del XIX; caa de azcar en Cuba, 1980)

Bancos de germoplasma

30

Algunas consideraciones socioeconmicas

Destruccin de modos de vida ancestrales y emigracin del campo a las ciudades

Aumento del tamao medio de la propiedad agrcola

Aumento del consumo de energa y de productos agroqumicos

Mayor presin sobre los recursos hdricos

Estimulacin de la mejora del transporte

Consumo de productos de origen animal

31

Qu

se espera de la Biotecnologa Vegetal?

Derivado del conocimiento -la funcin de los genes-la transferencia entre organismos

Que sea transferible a los pases en desarrollo

Plantas resistentes-enfermedades

-herbicidas-condiciones adversas

Mejora de la calidad tecnolgica-frutas y hortalizas de larga duracin

(gen antisentido inhibidor de la poligalacturonasa)

Mejora de la calidad alimentaria-arroz con provitamina A

-arroz con protena transportadora de hierro-plantas de composicin lipdica o

aminoacdica adecuada

Fitorremediacin-tolerantes a metales

pesados

Alternativa a la I.petroqumica

Sntesis de hidratos de C, Lpidos, etc. para fabricar plsticos, detergentes,

biodegradables

32

Referencias

Garca-Olmedo (1998). La tercera revolucin verde. Ed. Debate. ISBN. 84-8306-083-3.

Heden, P. The

genes of

green

revolution. Trends

in Genetics, 19(1):5-9.

La Biotecnologa Aplicada a la Agricultura. 2000. ISBN. 84-939738-2-2.

TEMA 1Nada nuevo bajo el solNada nuevo bajo el solNmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 5HERRAMIENTASAPLICACIONESNEOLITICO. 1 REVOLUCIN VERDEConsecuenciasIMPORTANCIA DE LA AGRICULTURA La Gentica en el NeolticoComienza la domesticacinLa domesticacin del mazLas plantas viajanComienza la pesadilla de las malas hierbasLos sillares de la mejora vegetal modernaSiglo XX. 2 REVOLUCIN VERDELos mtodos aplicados en mejora dependen de su forma de propagacinLa heterosis o vigor hbridoNorman Borlaug: la lucha contra el hambreSiglo XXI. 3 REVOLUCIN VERDERetos de la agricultura en el siglo XXIEl futuro de la seguridad alimentariaEl futuro de la seguridad alimentariaEl impacto medioambiental de la agricultura moderna1. Prdida y deterioro del suelo cultivable Nmero de diapositiva 272. Uso y abuso del agua3. Erosin genticaAlgunas consideraciones socioeconmicasQu se espera de la Biotecnologa Vegetal?Referencias