Como los cultivos transgénicos pueden aportar a la lucha contra la sequía

Actualmente la agricultura utiliza el 70% de la extracción de agua dulce del mundo, y cultivar alimentos para una sola persona gasta alrededor de 2.000 y 5.000 litros de agua al día [1].

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Sin embargo, cada vez será más complicado sostener este enorme consumo de agua para producir los alimentos que necesita la creciente población mundial, ya que el porcentaje de la superficie global asolada por graves sequías se ha duplicado desde la década de la de 1970, y se proyecta que el cambio climático cada vez empeorará su magnitud, especialmente en los países en vías de desarrollo [2][3]. Esto será nefasto  tomando en cuenta que la agricultura de secano (dependiente de lluvia) genera alrededor del 60% de la producción agrícola mundial [4].

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El uso creciente del agua y el alza de las temperaturas aumentarán aún más el estrés hídrico en muchas áreas agrícolas para 2025

Todo esto se traduce en un gran desafío: debemos producir más alimentos con cada vez menos agua. Por lo tanto, es esencial avanzar hacia una agricultura climáticamente inteligente que incluya una gestión eficiente de los recursos hídricos así como la adopción de nuevas tecnologías que nos permitan reducir su consumo. Dentro de esto último se incluye el desarrollo de variedades de cultivos con mayor tolerancia a la sequía (TS), tanto por métodos de mejoramiento convencional así como por ingeniería genética.

Si bien el mejoramiento convencional ha aportado en la producción de diversos cultivos TS, la ingeniería genética ofrece ventajas como el poder mover genes entre plantas no compatibles sexualmente y modificar rutas metabólicas que no se podrían cambiar mediante mejoramiento tradicional. Esta importante herramienta de mejoramiento vegetal no puede ser rechazada ni descartada para lograr el objetivo mencionado anteriormente.

Aunque la mayoría de los cultivos producidos mediante ingeniería genética han sido modificados para resistencia a insectos o tolerancia a herbicidas, este último rasgo ha facilitado la adopción de la siembra directa, sistema que mejora el perfil de humedad y retención del agua del suelo [5][6] – muy importante en condiciones de escasez hídrica. Por ejemplo, solo en Brasil los cultivos genéticamente modificados (GM) ahorraron 12 mil millones de litros agua entre 1996 y 2009, cantidad equivalente a la cobertura del abastecimiento de más de 187.000 personas en este mismo periodo [7].

Las nuevas generaciones de cultivos transgénicos incluyen novedosos rasgos de resistencia a estrés abiótico, entre ellos, tolerancia a sequía – tecnología que permite un mayor rendimiento en comparación al cultivo convencional bajo situación de sequía [8]. El primer cultivo transgénico TS aprobado a nivel comercial fue el maíz DroughtGard™ de Monsanto en Estados Unidos el año 2011. Se sembraron 50 mil hectáreas en el año 2013 y 275 mil hectáreas en el 2014 – un aumento de 5.5 veces, un fuerte indicador de la aceptación por parte de los agricultores [9]. Este maíz GM fue donado al proyecto WEMA que se describe más adelante.

También una caña de azúcar transgénica TS desarrollada por una empresa estatal en Indonesia fue aprobada para comercialización en el 2013 [10], y la última aprobación comercial ocurrió en 2015 en Argentina para una soya transgénica TS desarrollada por un consorcio público-privado [11] – más información sobre estos cultivos en el “Anexo: Tabla N°1”.

En etapa experimental, ya sea estudios de laboratorio o ensayos de campo, hay una gran cantidad de cultivos transgénicos TS con distintos grados de éxito logrados que se están desarrollando tanto el sector público y privado en países como Australia, Brasil, China, Corea del Sur, Egipto, India, Japón, Kenia, México, Mozambique, Nigeria, Sudáfrica, Tanzania, Uganda, entre otros (ver Anexo: Tabla N°2). Solo en Estados Unidos para el año 2013 había en curso al menos  117 ensayos de campo con cultivos transgénicos TS [10].

Cabe destacar el mencionado proyecto WEMA (“Maíz tolerante a la sequía para África”), en el cual están desarrollando variedades de maíz TS (incluyendo maíz transgénico) que serán donadas para el continente africano por la asociación público-privada internacional que financia la iniciativa. Estas variedades se comenzarán a cultivar en 2017, y se ha proyectado que aumentarán el rendimiento agrícola e ingresos económicos de los agricultores africanos [12].

En el caso de Chile, el grupo del Dr. Simón Ruíz de la Universidad de Talca desarrolló un maíz tolerante a sequía con financiamiento público. Se aisló un conjunto de genes del tomate Solanum chilense, los cuales se manifiestan bajo condiciones de sequía o salinidad, y se insertaron en el maíz,  uno de los cultivos más sensibles a los periodos de sequía. Los ensayos de campo han reportado un alto grado de tolerancia al estrés hídrico, ya que logran un 60% de rendimiento superior a las plantas convencionales bajo condiciones de sequía [13][14]. Este desarrollo es altamente importante para la agricultura chilena, especialmente en este año que el país enfrenta la peor sequía de los últimos 50 años – de varias grandes sequías sufridas desde entonces [15].

A pesar de que se han logrado avances significativos en el esclarecimiento de los mecanismos genéticos relacionados a la tolerancia a sequía, aún quedan desafíos por resolver debido al alto número de genes implicados, y los múltiples tipos de estrés combinados en el campo. También hay barreras importantes como la dificultad, regulación excesiva y el costo de obtención de las aprobaciones para ensayos de campo con cultivos transgénicos.

Si se quiere lograr una agricultura sustentable que haga un uso eficiente de los recursos e insumos, los distintos países deben avanzar en facilitar y no poner barreras excesivas al desarrollo de los cultivos transgénicos que ya han demostrado su potencial en la resistencia a estreses bióticos y abióticos, incluyendo un mejor uso del agua bajo periodos de escasez hídrica. Esto es de vital importancia sobre todo para los países en vías de desarrollo, que aún mantienen una gran brecha y retraso en su seguridad alimentaria en relación a países desarrollados.

Chile tampoco debe quedarse retrasado en el área, ya que perdemos competitividad y productividad mientras un número creciente de países adoptan esta tecnología – y cada vez más agricultores optan por los cultivos transgénicos debido a los beneficios económicos y de sustentabilidad obtenidos [16]. El efecto de la desertificación y las sequías es cada vez mayor en el país [15], y se está dejando de lado una herramienta que puede ayudar a mitigar sus efectos. Lamentablemente Chile carece de un marco legislativo que permita el uso de cultivos transgénicos para el mercado nacional, por lo cual, aunque se incentiven más desarrollos financiados con fondos públicos como el de la Universidad de Talca, estos no podrán ser aprovechados por los agricultores chilenos.

Referencias

1.- IFAD. Water facts and figures. Available at: http://www.ifad.org/english/water/key.htm#food

2.- UNCCD. “Desertification, Land Degradation & Drought (DLDD) – Some Global Facts & Figures” – Available at: http://www.unccd.int/Lists/SiteDocumentLibrary/WDCD/DLDD%20Facts.pdf

3.- Trenberth KE, Dai A, Schrier G, Jones PD, Barichivich J, Briffa KR, Sheffield J. 2013. Global warming and changes in drought. Nature, 4, 17-22. doi:10.1038/nclimate2067

4.- FAO. 2011. “The State of The World’s Land Resources for Food and Agricuture – Managing Systems at Risk”. Available at: http://www.fao.org/docrep/017/i1688e/i1688e.pdf

5.- Carpenter JE. 2011. Impact of GM Crops on Biodiversity. GM Crops. 2(1):7-23

6.- Green JM. 2012. The benefits of herbicide-resistant crops. Pest Management Science, 68(10):1323-31

7.- Celeres (2010). Social and Enviromental Benefits of Agricultural Biotechnology in Brazil: 1996–2009, Available at:http://www.celeresambiental.com.br/pdf/PressRelease2009_Ambiental01_Eng.pdf

8.- ISAAA, 2008. Pocket K No. 32: Biotechnology for the Development of Drought Tolerant Crops. Available at: https://www.isaaa.org/resources/publications/pocketk/32/default.asp

9.- James, Clive. 2014. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2014. ISAAA Brief No. 49. ISAAA: Ithaca, NY.

10.- Waltz, E. 2014. Beating the Heat. Nature Biotehcnology, 32, 610-613. doi:10.1038/nbt.2948

11.- Ministerio de Agroindustria – Argentina. “Argentina cuenta con dos eventos biotecnológicos nacionales”. Available at: 2015. http://www.minagri.gob.ar/site/institucional/prensa/index.php?edit_accion=noticia&id_info=151005144337

12.- Roberto La Rovere. Tahirou Abdoulaye. Genti Kostandini, Zhe Guo, Wilfred Mwangi, John MacRobert. John Dixon. 2014. “Economic, Production, and Poverty Impacts of Investing in Maize Tolerant to Drought in Africa: An Ex-Ante Assessment.” The Journal of Developing Areas 48.1: 199-225.

13.- Sala de Prensa – Universidad de Talca. 2015. “Científicos analizaron generación de cultivos resistentes a la sequía”. Available at: http://www.utalca.cl/link.cgi/SalaPrensa/Investigacion/9319

14.- Repositorio Institucional. Conicyt. 2008. Plataforma tecnológica para la generación de tolerancia a déficit hídrico en plantas de importancia agrícola. Availabel at: http://ri.conicyt.cl/575/article-34410.html

15.- Center for Climate and Resilient Research. 2015. “Informe a la Nación – La megasequía 2010-2015: Una Lección para el Futuro”. Available at: http://www.cr2.cl/megasequia/

16.- Graham Brookes & Peter Barfoot (2015) Global income and production impacts of using GM crop technology 1996–2013, GM Crops & Food, 6:1, 13-46, DOI: 10.1080/21645698.2015.1022310

Anexo

Tabla N°1: Cultivos transgénicos tolerantes a sequía aprobados comercialmente

País Año de aprobación Desarrollador Cultivo/Resultado Enlace de consulta
Estados Unidos 2011 Monsanto Maíz: Aumento promedio de cinco bushels de grano por acre durante la sequía. http://goo.gl/8NKWlp
Indonesia 2013 XI PT Perkebunan Nusantara; Universidad de Jember; Ajinomoto. Caña de azúcar: 20-30% de mayor producción de azúcar que contraparte convencional durante la sequía. http://goo.gl/8NKWlp
Argentina Arcadia Biosciences; Bioceres; Universidad Nacional del Litoral. Soya: 15% de ventaja en rendimiento sobre variedades convencionales durante sequía y otros tipos de estrés. http://goo.gl/8NKWlp

 

Tabla N°2: Algunos de los principales cultivos transgénicos tolerantes a sequía en etapa de investigación y/o ensayo de campo

País Desarrollador Cultivo
Argentina Centro de Biotecnología Agrícola de Chaco Maíz y Soya http://goo.gl/63LWd3
Argentina Universidad Nacional del Litoral; en colaboración con Universidad de California (Davis) Arroz http://goo.gl/r7vuY8
Argentina Universidad Nacional del Litoral; Instituto de Agrobiotecnología Rosario; CONICET Trigo: 10-100% de mayor rendimiento bajo condiciones de sequía/salinidad. http://goo.gl/fEhaOU http://goo.gl/9D3Lmp
Argentina Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) Trigo, Maíz y Alfalfa http://goo.gl/fEhaOU http://goo.gl/1IzO69
Australia Departamento Victoriano de Desarrollo Económico, Trabajo, Transporte y Recursos Trigo http://goo.gl/z7XMXg http://goo.gl/67KYA1
Australia Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) Trigo http://goo.gl/z7XMXg http://goo.gl/czbO9p
Brasil Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (EMBRAPA) Caña de azúcar y soya http://goo.gl/0uQRwl http://goo.gl/gBLFUf
Canadá Performance Plants Canola: 26% de mayor rendimiento | Maíz | Arroz | Petunia: Doble número de flores. http://goo.gl/8NKWlp
Chile Universidad de Talca Maíz: 60% de mayor rendimiento bajo condiciones de sequía. http://goo.gl/n7AqV5
China Academia China de Ciencias, Academia de Ciencias Agrícolas de China, y otras instituciones. Trigo http://goo.gl/qrq748 http://goo.gl/9gt9Ao
Corea del Sur Rural Development Administration Papa http://goo.gl/cTTYb3
Corea del Sur Korea Research Institute of Bioscience & Biotechnology Camote http://goo.gl/F1uhGt
Egipto Agricultural Genetic Engineering Research Institute Trigo http://goo.gl/8NKWlp
Estados Unidos DuPont Piooner Maíz: Aumento de 2,7 a 9,3 bushel por acre sobre variedades no transgénicas en condiciones de sequía. http://goo.gl/8NKWlp
Estados Unidos Arcadia Biosciences Arroz y Canola. http://goo.gl/8NKWlp
India Indian Agricultural Research Institute Tomate http://goo.gl/8NKWlp
Japón Japan International Research Center for Agricultural Sciences Trigo, soya y caña de Azúcar. http://goo.gl/8NKWlp
Japón Japan International Research Center for Agricultural Sciences; Universidad de Tokio. Arroz y maní. http://goo.gl/8NKWlp
México Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (CINVESTAV) Maíz: 13% de mayor rendimiento y 15% en ahorro de costos. http://goo.gl/0IDceb
México Universidad Autónoma del Estado de Morelos; Universidad de Chapingo. Maíz y Alfalfa. http://goo.gl/BvKu7W
México Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) Trigo
Nigeria Fundación Africana de Tecnología Agrícola (AATF) Arroz http://goo.gl/bwpLA9
Proyecto WEMA (Kenia, Mozambique, Tanzania, Sudáfrica y Uganda) Fundación Africana de Tecnología Agrícola (AATF); Institutos nacionales de investigación agrícola de los 5 países; CIMMYT; USAID; Monsanto. Maíz http://goo.gl/3Ekcsm http://goo.gl/PKzLS9

 

  • No todos los datos de laboratorio y rendimiento son de conocimiento público; países como Estados Unidos y China tienen numerosos ensayos de campo con diferentes cultivos tolerantes a sequía – desarrollados por diversas instituciones públicas y privadas.

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