INTRODUCCION El sector agroalimentario es una de las principales áreas de la Biotecnología, con más del 50% de la cifra de negocios potencial de la bioindustria. Pero el margen de beneficios menor de este sector, hace que la economía sea el factor crítico para la aplicación actual de la Biotecnología en él. Se prevén importantes mejoras a lo largo de todo el esquema productivo, de las cuales hoy son realidad un cierto número de ellas, en el cual podremos ir desarrollando describiremos a la aplicación agroalimentaria como parte importante del presente trabajo mencionando artículos con alto contenido de investigaciones realizadas y publicadas en diferentes revistas.
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INTRODUCCION
El sector agroalimentario es una de las principales áreas de la Biotecnología, con más del
50% de la cifra de negocios potencial de la bioindustria. Pero el margen de beneficios
menor de este sector, hace que la economía sea el factor crítico para la aplicación actual
de la Biotecnología en él. Se prevén importantes mejoras a lo largo de todo el esquema
productivo, de las cuales hoy son realidad un cierto número de ellas, en el cual podremos
ir desarrollando describiremos a la aplicación agroalimentaria como parte importante del
presente trabajo mencionando artículos con alto contenido de investigaciones realizadas y
publicadas en diferentes revistas.
APLICACIONES AGROALIMENTARIAS DE LA BIOTECNOLOGIA
LA BIOTECNOLOGÍA VERDE, APLICACIÓN DE ÉXITO PARA LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA
OBJETIVOS:
Conocer la aplicación agroalimentaria mediante la biotecnología.
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Conocer los diversos campos de la aplicación agroalimentaria mediante artículos.
Diferenciar a la aplicación agroalimentaria de las demás aplicaciones.
Conocer la importancia de la aplicación agroalimentaria.
MARCO TEORICO:
APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA ACTUALIDAD
La biotecnología se aplica actualmente en sectores tan diversos como:
la Salud Animal y humana.
Agroalimentación.
Suministros industriales.
Producción de energía
Protección del medioambiente.
El desarrollo a la biotecnología aplicada a la sanidad humana ha sido el más
rápido, tanto enel campo de la terapéutica, como en el diagnóstico de
enfermedades. Desde que en 1978 se demostró que mediante la modificación
genética de E. coli se puede obtener grandes cantidades de insulina humana, se
han probado más de cincuenta fármacos o vacunas de origen recombinante y hay
en fase avanzada de estudio o pendiente de su aprobación, más de un centenar
de productos.
APLICACIONES AGROALIMENTARIAS DE LA BIOTECNOLOGIAO BIOTECNOLOGIA VERDE
Labiotecnología verde es aquella dedicada a dar productos y servicios en el área
agroalimentaria durante los últimos años hemos podido comprobar como la biotecnología
se ha ido consolidando como una de las opciones más interesantes para todas aquellas
empresas que quieran marcar la diferencia. En el caso de la comunidad, cada vez son
más las compañías que han encontrado, en las aplicaciones biotecnológicas nuevas
líneas de negocios de éxito.
El sector agroalimentario ha sido uno de los grandes beneficiados de las aplicaciones
biotecnologicas.el sector ha sabido adaptar la biotecnología a su contexto, incluso se ha
podido comprobar como empieza a surgir una nueva tendencia , la biotecnología verde,
un conjunto de herramientas tecnológicas que utilizan organismos vegetales,
microorganismos y otros sistemas biológicos para la producción o mejoramiento de
vegetales para el consumo humano yanimal, el desarrollo de nuevos materiales y la
obtención de bioenergía .
Ya son muchas las empresas que han apostado por esta nueva forma ¨ verde¨ de hacer
innovación consiguiendo resultados de éxito.
La práctica de la biotecnologíaverde estápermitiendo, entre otras cosas, reducir los costes
en pesticidas, minimizar los tiempos y costes de las mejoras genéticas, incluso obtener
de jóvenes vitrogerminaciones. Por otro lado, se elaboró la construcción molecular pRFcp-bar que
contiene el gen de la cubierta proteica del MRFV y el gen marcador bar. Para la selección visual del
material transformado, se utilizo también el plásmido pDM803 que contiene el gen
reportero uidA (GUS). Los resultados indican que los dos aceleradores de partículas evaluados: el
PIG ("ParticleInflowGun") y el Bio-Rad™ son igualmente eficientes para transferir genes foráneos al
genoma
del maíz.
ESTRATEGIAS DE INGENIERÍA GENÉTICA PARA LA OBTENCIÓN DE PLANTAS TRANSGÉNICAS RESISTENTES A GEMINIVIRUS. EXPERIENCIA DEL CENSA
RESUMEN
Los begomovirus constituyen el principal problema para la producción del cultivo del
tomate (Lycopersiconesculentum Mill.) en la mayoría de las regiones tropicales y
subtropicales, causando pérdidas de un 100% del rendimiento. Para el control de los
mismos se han aplicado varias estrategias convencionales de lucha, las que prometen
obtener resultados alentadores a largo plazo. La aplicación de la transgenesis en plantas
para conferir resistencia a virus hace de esta alternativa una herramienta de gran
importancia para el desarrollo de una agricultura más sostenible. Entre las estrategias
más utilizadas se encuentran: la resistencia conferida por la sobreexpresión del gen de la
proteína de la cápsida viral (CP), uso de ácidos nucleicos defectivos interferentes,
expresión de los ARNs de genes de interés utilizando la expresión de ARNsantisentido,
así como de pequeños fragmentos de ARN viral como inductores del silenciamiento
génico post-transcripcional. En Cuba, se han identificado tres begomovirus afectando este
cultivo, el Virus del Encrespamiento Amarillo de la Hoja del Tomate (TYLCV), Taíno
Moteado del Tomate (ToMoTV) y Mosaico Habana del Tomate (ToMHV), pero el TYLCV
ha sido el de mayor diseminación e incidencia. Dado el impacto que conllevan las
pérdidas ocasionadas por los geminivirus y el aporte de la ingeniería genéticapara su
control, el presente artículo refiere aspectos sobre las principales estrategias
desarrolladas para la obtención de plantas transgénicas resistentes a estos, el impacto de
esta tecnología en la agricultura actual y los resultados específicos obtenidos en el
CENSA.
INTRODUCCIÓN
Las enfermedades virales causan pérdidas significativas en todos los cultivos de
importancia económica, que estas afectan. Las mismas provocan un impacto negativo en
la agricultura mundial, por lo que durante muchos siglos los agrónomos y fitopatólogos
han realizado un considerable esfuerzo para controlar las mismas. Su control se basa
fundamentalmente, en la detección a tiempo de la enfermedad para evitar el
establecimiento y diseminación de sus agentes causales. En este sentido, la prevención
mediante la evaluación frecuente de los semilleros y el uso de variedades con altos
niveles de tolerancia o resistencia a virus constituyen los elementos de mayor importancia
para su control. Para la prevención de estos patógenos se hace necesario el uso de un
grupo de medidas de manejo integrado, que comprenden, desde la aplicación de
prácticas culturales tradicionales, hasta la lucha contra el vector y otras posibles fuentes
de virus, así como, la aplicación de nuevas tecnologías de avanzada que permitan de
conjunto con las técnicas tradicionales realizar un control más eficiente de estas entidades
patógenas (36).
Los geminivirus causan pérdidas devastadoras en varios cultivos de importancia
económica, particularmente en los países tropicales y subtropicales (25,34). Estos se
caracterizan por presentar partículas isométricas geminadas (del latín, gemini: dobles),
variando su tamaño entre 30-36nm de largo y 18-20nm de ancho, teniendo como
principales vectores, la mosca blanca y diferentes especies de saltahojas (Homoptera:
Cicadellidae), además de algunas chinches de los árboles (Membraceae). Estos virus
integran la segunda familia más extensa de virus de plantas y está compuesta por cuatro
géneros: Mastrevirus, Curtovirus, Topocuvirus y Begomovirus que se distinguen por su
vector, gama de hospedantes y características de su genoma. El genoma viral está
compuesto por una cadena sencilla de ADN circular, de aproximadamente 2.7-2.8 Kb, que
se presenta en algunos miembros como un solo componente (genoma monopartito) y en
otros, como dos componentes (genoma bipartito). La mayoría de los begomovirus tienen
dos componentes genómicos el ADN-A y ADN-B, ambos esenciales para la infectividad.
El ADN-A presenta seis genes: Ac1 codifica para una proteína esencial para la replicación
viral (Rep) en asociación con la ADN polimerasa del hospedante, Ac2 codifica una
proteína activadora de la transcripción (TrAP), Ac3 codifica una proteína potenciadora de
la replicación (REn), Av1 y Av2 codifican la proteínas de la cápsida y la proteína de pre-
cápsida, respectivamente. La función del gene Ac4 aun no está completamente
esclarecida. En el componente B se localizan los genes Bv1 y Bc1 que codifican proteínas
relacionadas con el transporte nuclear y el movimiento, respectivamente. A diferencia los
begomovirusmonopartitas presentan un único componente genómico donde se localizan
todos los genes esenciales para la replicación, transcripción, encapsidación y movimiento
viral (43).
Tres begomovirus se han identificado en el cultivo del tomate
(Lycopersiconesculentum Mill.) en el país: Virus del Encrespamiento Amarillo de la Hoja
(de las siglas en inglés TYLCV) (22), Mosaico Habana (ToMHV) (23) y Moteado Taíno del
Tomate (ToMoTV) (37). La alta incidencia del TYLCV constituye el principal problema
para la producción de tomate en muchos países (46). Cuba no es una excepción, donde
se ha podido cuantificar pérdidas desde el 40-100% en campos comerciales de tomate,
además de haberse informado en los últimos años su presencia en nuevos hospedantes
de importancia económica, tales como pimiento (34) frijol (26) y calabaza (24).
Antes del advenimiento de la ingeniería genética, las metodologías de mejoramiento
tradicional fueron aplicadas al desarrollo de plantas resistentes a virus de cultivos
importantes agronómicamente. En adición, técnicas estándares de fitopatología, que
incluyen cuarentena, erradicación, rotación de cultivos y uso de semilla certificada libre de
virus se han utilizado como herramientas de valor para el control de enfermedades virales.
Para el caso específico de los geminivirus, se han aplicado métodos de control
tradicionales y de nueva generación, obteniéndose resultados alentadores en muchos
casos (6,16,20,27,29). Estrategias no convencionales son desarrolladas en la actualidad
en muchos laboratorios del mundo. Los avances en el campo de la biología molecular y la
ingeniería genética, han permitido desde hace más de una década, la obtención de
plantas transformadas que portan información genética foránea y les confiere resistencia
a virus (6,10, 27,30).
Varios métodos que emplean el uso de la ingeniería genética han sido evaluados y
demostrados satisfactoriamente para la obtención de plantas trangénicas resistentes a
geminivirus (42). Entre los más relevantes se pueden mencionar, la sobreexpresión en
plantas de genes virales (gen que codifica para la proteína de la cápsida cp) (4), uso de
ácidos nucleicos defectivos interferentes (41) y la expresión de los ARN de genes de
interés (rep, AV2)utilizando construcciones antisentido (6,30,31,32,33), así como un
pequeño fragmento del ARN viral que desencadena el denominado mecanismo de
silenciamiento génico post-transcripcional (de las siglas en inglés PTGS) (29,31).
En este sentido, la aplicación de estas estrategias han posibilitado en gran medida apoyar
el control de estos patógenos de interés y obtener en menor tiempo; y de forma más
específica variedades resistentes a geminivirus, cuyo proceso reduce a la mitad el tiempo
necesario destinado a obtener una variedad mejorada por la vía clásica. No obstante, a
pesar del desarrollo alcanzado, la aplicación e introducción de esta tecnología para
obtener plantas con los caracteres deseados, aún continúa siendo un tema de gran
debate a nivel internacional. Los riesgos asociados con la liberación de las plantas al
medio ambiente natural que pudiera traer consigo el escape de los transgenes y la
introgresión de estos en el pool de genes silvestres, el impacto del producto de los
transgenes sobre otros organismos y el ecosistema parecen ser los principales
obstáculos, por los cuales aún esta tecnología no ha logrado una aceptación pública
adecuada y una aprobación regulatoria a nivel mundial (12).
En Cuba, desde hace algunos años el Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología
(CIGB) trabaja en la obtención de plantas transgénicas con resistencia a diferentes plagas
y enfermedades que afectan a las plantas, así como el uso de plantas como biofábricas
de enzimas de uso industrial, productos biofarmacéuticos u otros obteniendo resultados
novedosos en este campo. En el caso específico del Centro Nacional de Sanidad
Agropecuaria (CENSA), se trabajó en la obtención específica de vectores que contienen
construcciones genéticas para expresar el gene c1 que codifica para la proteína de la
replicación del TYLCV y su expresión transitoria en protoplastos obtenidos a partir de
plantas de Nicotianabentahmiana (35). Este artículo reseña tiene como objetivo dar una
breve panorámica sobre las diferentes estrategias desarrolladas para la obtención de
plantas transgénicas resistentes a geminivirus a nivel mundial, el impacto de esta
tecnología en la agricultura actual y los resultados específicos obtenidos en el CENSA.
Impacto de la transgénesis en plantas en la agricultura mundial
No es menos cierto que el crecimiento de la población mundial tiende a la duplicación en
los próximos 10 años y que además de satisfacer el aumento de la demanda de alimentos
como resultado de ese crecimiento, el incremento de la producción de alimentos tendrá
que satisfacer el aumento del consumo per cápita debido al mejoramiento de la calidad de
vida, calculándose que para el año 2025 habrá que aumentar la producción de alimentos
en al menos 50% de la que actualmente se produce. La conclusión inevitable derivada de
esto es que para poder satisfacer la demanda, la humanidad tendrá que aumentar el
rendimiento de las áreas sembradas. Además este incremento tendrá que ser el resultado
del uso de menos tierra, agua y menos plaguicidas, por lo que varios factores bióticos y
abióticos de estrés, así como varias condiciones desfavorables de post-cosecha, también
darán lugar a pérdidas significativas en las producciones agrícolas. Por lo tanto, se
necesitará de variedades de cultivos más estables y con mejores rendimientos, así como
mejores formas de manejo con el propósito de aumentar la productividad y la
sostenibilidad de los cultivos .
A fin de enfrentar estos retos será necesario disponer de nuevos conocimientos derivados
del avance científico ininterrumpido, el desarrollo de nuevas tecnologías adecuadas y una
amplia difusión de dichos conocimientos y tecnologías, así como la capacidad de
introducirlos y utilizarlos racionalmente en todo el mundo. En este contexto es que el uso
de nuevas tecnologías que al ser aplicadas junto a métodos tradicionales de
mejoramiento y manejo de los cultivos cobra una importancia primordial en la producción
sostenible de alimentos para la población existente. La biotecnología de plantas podría
contribuir sustancialmente al rescate de las cosechas perdidas por el ataque de plagas y
enfermedades, así como en el mejoramiento de la producción y calidad de los productos
obtenidos.
La necesidad urgente de métodos sustentables para la producción agrícola del mundo
con el objetivo de satisfacer las demandas de una población mundial en constante
crecimiento hace de la tecnología del uso de plantas transgénicas o de los también
denominados, organismos genéticamente modificados (OGMs) en la agricultura; una
opción de valor a tener en cuenta. Las plantas transgénicas con caracteres tan
primordiales como la resistencia a las plagas, enfermedades y herbicidas, son sumamente
importantes y necesarias cuando no se ha detectado resistencia inherente en las especies
locales. Por otra parte, estas poseen entre sus beneficios la mayor flexibilidad para
administrar el cultivo, menor dependencia de insecticidas químicos, mayores
rendimientos, facilidad de cosecha y mayor proporción de esta para su comercialización.
Para el consumidor esto significa menor costo del alimento y más valor nutritivo en estos.
A pesar de los resultados demostrados en el uso de la transgénesis en plantas para
conferir resistencia a diversas plagas y enfermedades, así como para la expresión de
proteínas de interés terapéutico e industrial; y las ventajas que esta tecnología podría
traer para el desarrollo biotecnológico y socieconómico, no ha conseguido tener una
aceptación favorable por el público. Los principales problemas están relacionados con
preocupaciones intrínsecas sobre las plantas y los genes en sí, así como preocupaciones
extrínsecas relacionadas con la salud de los consumidores, el medio ambiente y la
socioeconomía.
Como toda tecnología nueva, la transgénesis enfrenta importantes desafíos como
resultado de la percepción del público en general, de tendencias ambientalistas y
económicas, así como la predominancia de las compañías multinacionales en el
desarrollo y beneficios de esta tecnología. Estudios realizados han identificado riesgos
potenciales inherentes a esta novedosa tecnología, que incluye riesgos para la salud y el
medio ambiente. Este último, se refiere especialmente a los riesgos potenciales que
pudieran atentar contra la biodiversidad. Aquí se han propuesto como riesgos, la
adquisición por parte del cultivo de rasgos de "maleza", el desarrollo de resistencias en
las plagas y la dispersión o flujo del transgén. En cuanto a los riesgos potenciales para el
ambiente se encuentran el flujo e introgresión de genes. De todos los riesgos potenciales
atribuidos a los cultivos transgénicos, el flujo de genes y su impacto en la biodiversidad,
continúa siendo estudiado y evaluado, especialmente en regiones o países que son
centros de origen o centros de diversidad genética.
El flujo vertical de cultivo a cultivo o a parientes silvestres es relevante. Este flujo involucra
la producción de híbridos viables que expresan el transgén y con capacidad de
adaptación en hábitats naturales o de cultivo. Hay que tener en cuenta que el flujo de
genes es una de las fuerzas del proceso de evolución y domesticación de los cultivos y
que no es extraño que algunos cultivos, ej. trigo, canola, han resultado de la
recombinación de más de un genoma. Para determinar el potencial del flujo de genes en
la agrobiodiversidad, cada cultivo debe ser analizado con respecto a los siguientes
factores: biología reproductiva, modificación genética (naturaleza del transgén, número de
copias insertadas, expresión), dispersión del polen, flujo de genes de cultivo a cultivo
(hibridización-posibles consecuencias), definición y estatus de la planta silvestre o
maleza, flujo de genes del cultivo a parientes silvestres (compatibilidad y distribución),
hibridación, posibles consecuencias del flujo. Entre los factores que afectan la dispersión
del polen y la polinización cruzada se encuentra: tamaño (área) del cultivo fuente y
receptor de polen, vectores de polen, factores ambientales (clima, barreras biológicas y
físicas), viabilidad del polen, grados de alogamia en el cultivo, grado de sincronización en
la floración. En caso de que el flujo de genes haya sido exitoso, tiene lugar entonces la
hibridación y la introgresión.
Han sido reportadas tasas de flujo de genes de un 1% entre cultivos y parientes silvestres,
pero puede llegar hasta 100% cuando el cultivo y los silvestres se encuentran muy
cercanos. En algunos casos, las poblaciones de especies silvestres introgresadas han
mostrado mayor diversidad genética que aquellos que se encuentran separados del
cultivo. La introgresión por flujo de genes ha resultado ser importante en la evolución y
domesticación de una docena de especies estudiadas .
A pesar de los riesgos asociados al uso de esta tecnología de avanzada es importante
señalar que la biotecnología puede ofrecer un gran potencial para desarrollar una
agricultura más compatible con el uso sostenible de los recursos naturales. Esto se puede
lograr conectando la conservación y uso de la biodiversidad con el desarrollo sostenible
de la agricultura. La biotecnología está contribuyendo a revelar en detalles y precisión la
estructura genética de las plantas y de la biodiversidad, y este conocimiento está
contribuyendo a aumentar la productividad de áreas intervenidas, a reducir la
contaminación ambiental y agregar valor a la agrobiodiversidad.
Conclusiones y perspectivas futuras
En la actualidad el desarrollo alcanzado por la biología molecular y la ingeniería genética
unido a la práctica de métodos convencionales para el control de estas enfermedades han
permitido la obtención de plantas transgénicas con alto potencial de resistencia a
enfermedades virales. Diversas estrategias se han diseñado, entre las que se encuentran,
la resistencia conferida por la proteína de la cápsida viral, resistencia mediada por
moléculas defectivas y la mediada por el uso del ARN viral ya sea por del ARN antisentido
y por el denominado PTGS que interfieran con la replicación viral, para conferir
resistencia. Esta última destacándose en la actualidad como una de las opciones más
promisorias para la resistencia derivada del patógeno contra las enfermedades causadas
por geminivirus. De forma destacada, la tecnología de transformación tiene un gran
potencial de aplicación en muchas áreas de las ciencias de las plantas, tanto básicas
como aplicadas. La introducción de transgenes podría facilitar nuevas alternativas en los
campos de la genética, la bioquímica y la fisiología, y estimular progresos en estos.
Los resultados alcanzados al transfectarprotoplastos con la
construcción pTYCU11 obtenida y la alta expresión de esta quimera en estos indican que
la misma se replica de forma eficiente en ellos, lo cual garantiza su posterior uso para la
transformación de plantas y la consiguiente obtención de plantas transgénicas de tomate
y otros hospedantes alternativos del virus, con alta resistencia a este virus.
Es una realidad que el advenimiento de los OGMs ofrece nuevas opciones en la
alimentación y agricultura de los países en desarrollo, pero en la actualidad también se
habla de la afectación a la diversidad y ecosistemas naturales que podría conllevar un uso
desorganizado, desmedido y de lucro de esta tecnología. Es importante destacar que es
necesario tener en cuenta los riesgos medioambientales potenciales y los beneficios de
esta alternativa en el momento de tomar decisiones sobre el uso de OGMs. Las
interacciones complejas que pueden ocurrir entre los OGMs y factores medio ambientales
necesitan de una fuerte capacidad científico-técnica para evaluar y manejar los riesgos
que estos organismos pudieran conllevar. Por otra parte, es necesario el establecimiento
de un marco regulatorio internacional de bioseguridad legislativa basado en el protocolo
de Cartagena sobre la bioseguridad de la convención de Diversidad biológica.
CONCLUSIONES Conocimos la aplicación agroalimentaria mediante la biotecnología.
Nos informamos de las diversas aplicaciones en el campo agroalimentario a
través de artículos.
Diferenciamos a la aplicación agroalimentaria de las demás aplicaciones.
Analizamos la importancia de la aplicación agroalimentaria.
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