Mayo 31, 2002
ISSN 0124-5740
Este numero le ofrece el articulo Aplicación de la biotecnologia en el
cultivo de la papa, presentado por Jose Antonio Garzon Tiznado, en el I
Simposium Internacional de la Papa, realizado entre el 25-26 de agosto de
1997 en Metepec, Mexico.
En documentos encontrara la relacion de los textos incluidos
durante esta quincena en el sitio web de redepapa.
La seccion de proyectos incluye la tercera entrega de investigaciones
adelantadas por el CIP (1999-2000)
Disfrute de este ejemplar!
Jorge Luis Alonso G.
Claudia E. Méndez R.
Marcela Sanchez N.
EN ESTE
NUMERO
ARTICULO: APLICACION DE LA BIOTECNOLOGIA EN EL CULTIVO DE LA PAPA
DOCUMENTOS: LO NUEVO EN REDEPAPA
PROYECTOS: INVESTIGACIONES REALIZADAS POR EL CIP (1999-2000) - PARTE III
APLICACION DE LA BIOTECNOLOGIA EN EL CULTIVO DE LA PAPA
Introduccion
La biotecnologia se ha considerado como la oportunidad de manejar
geneticamente organismos y microorganismos, con la finalidad de generar
productos alimenticios e industriales en bien de la humanidad.
El cultivo de la papa es uno de estos productos, que dada su trascendencia
historica como alimento del hombre, debera de seguirse mejorando
geneticamente con la finalidad de mantener en forma dinamica el incremento
de sus rendimientos, de su calidad industrial, y su resistencia a plagas y
enfermedades, en aras de reducir los riesgos de produccion y en lo que le
corresponde, asegurar la alimentacion de las futuras generaciones.
Hasta la fecha, el mejoramiento gen etico clasico de esta especie para
incrementar resistencia, mejorar rendimiento e incrementar calidad
industrial, ha jugado un papel preponderante como estrategia para generar
nuevas variedades que respondan a las condiciones adversas tan cambiantes
que cada vez tienen que afrontar estos nuevos genotipos de papa. No
obstante, el abrumador crecimiento de la poblacion mundial y el dinamico
desarrollo de las plagas y enfermedades, han hecho que durante los ultimos
años, se haya considerado la importancia de integrar a los esquemas clasicos
de investigacion, modernas metodologias de la biotecnologia como la
ingenieria genetica, los marcadores moleculares y el ya conocido cultivo de
tejidos, con la finalidad de acelerar el mejoramiento de plantas de papa y
contar con sobresalientes variedades en tiempos oportunos.
Dentro de este enfoque modernista, surge la pregunta. ¿Que ofrece
la biotecnologia para la solucion de problemas como los antes
mencionados? En la actualidad existen nuevas y eficaces
estrategias con las cuales se puede llegar en menor tiempo y en
una forma mas contundente a la solucion de problemas de
produccion, dentro de estos se tienen al cultivo de tejidos,
tecnica con la que se pueden obtener plantas o semilla libre de
patogenos, ademas de facilitar la conservacion del germoplasma
colectado y almacenado en los bancos; tambien se pueden obtener
variedades homocigotas en mas corto tiempo con el uso de la
haploidia o la seleccion asistida por marcadores moleculares y
actualmente se ha llegado en corto tiempo a obtener variedades
transgenicas con resistencia a insectos, virus, hongos y
bacterias, entre otros beneficios importantes.
Enseguida se describen algunos conceptos generales, ejemplos y
posibilidades biotecnologicas en el cultivo de la papa en donde
esta se ha integrado o se podria integrar a los esquemas clasicos
de investigacion para generar beneficios a la produccion de esta
especie:
Cultivo de Tejidos
Esta moderna biotecnologia, es una de las primeras que se
aplicaron en el cultivo de la papa, y es la especie en la que mas
extensivamente se usa en aspectos de produccion de semilla libre
de patogenos, reproduccion, mejoramiento gen etico clasico,
formacion de plantas transgenicas, y en manejo y conservacion de
germoplasma como la criopreservacion o almacenamiento y
conservacion de minimo tejido capaz de desarrollarse, y tambien
se ha empleado en el rescate de especies silvestres en peligro de
extincion.
En el mejoramiento genetico ademas se ha empleado el cultivo in
vitro de anteras con la finalidad de reducir la ploidia, ya que
debido a la condicion poliploide, la papa presenta dificultades
para llegar a un mejoramiento gen etico uniforme, esto ha hecho
que bajo los esquemas clasicos de generacion de variedades, el
tiempo de obtencion generalmente es largo, de ahi la importancia
de obtener plantas diploides a partir del cultivo in vitro de
anteras, y con ello reducir el tiempo de obtencion de variedades
homocigotas.
El cultivo in vitro de protoplastos, es otra de las tecnicas
importantes en la mejora gen etica de la papa, ya que a traves de
la fusion de protoplastos se ha logrado el cruzamiento entre
clones diploides y producir hibridos somaticos, cuya progenie
expresara un mejor comportamiento por heterosis.
En cuanto a la obtencion de semilla libre de patogenos, en la
actualidad el cultivo in vitro de semilla de papa a traves de
minituberculos, es otra de las tecnologias exportadas que mas se
esta adoptando y adecuando por los productores paperos en Mexico.
Esta nueva tecnologia ha venido a revolucionar en nuestro pais,
la produccion de semilla libre o al menos con menor posibilidad
de diseminacion de patogenos entre regiones. Actualmente ya
existen varias empresas o biofabricas que se dedican a la
produccion de su propia semilla bajo estas condiciones y otras
que ademas dedican sus excedentes a la oferta, garantizando bajo
normas de calidad oficiales y el monitoreo de enfermedades, la
calidad de la semilla.
Seleccion Asistida
El mejoramiento genetico de plantas se ha dado como resultado de
la seleccion natural hacia condiciones adversas como un proceso
de adaptacion de las plantas, o por el esfuerzo del hombre como
una necesidad para producir mas y mejores alimentos. Este
mejoramiento de las plantas se ha logrado gracias a la capacidad
de los seres vivos de combinar regiones definidas (genes) del ADN
a lo largo del cromosoma, y de estos a ser seleccionados por el
ambiente o el hombre.
Los esquemas de mejoramiento tradicional indirectamente han
manipulado un gran numero de genes que a menudo se requieren para
mejorar alguna caracteristica por simple que esta sea. Sin
embargo, el reconocimiento de los alelos implicados y la
determinacion de su sitio dentro del cromosoma habia sido muy
dificil ya menudo imposible. Actualmente estos valiosos alelos ya
pueden ser ubicados en el cromosoma por medio de poblaciones
segregantes con el empleo de los marcadores moleculares con lo
cual es posible conocer los gen es que se desea manejar y reducir
los tiempos y el espacio durante el proceso de formacion de
cultivares.
El desarrollo de la metodologia para aislar, cortar y detectar
moleculas de ADN, ha permitido a los genetistas modernos
identificar fragmentos de ellos que pueden ser monitoreados por
tecnicas conocidas como RFLP's y con ellas seleccionar en etapas
tempranas de desarrollo, las plantas segregantes que contengan la
caracteristica deseada, de tal manera que en menor tiempo menor
espacio y sobre todo a nivel genetico, donde el medio ambiente no
afecta la constitucion del ADN, podremos obtener una determinada
variedad por metodos clasicos y moleculares en el tiempo oportuno
y con la seguridad de que contiene el caracter deseado.
Ingenieria Genetica
En los ultimos años se ha presenciado un avance importante en el
campo de la biotecnologia con la generacion de herramientas que
sirven para aislar genes o fragmentos de ADN, para conocer con
precision su funcion dentro del organismo natural del cual se
aislo, y manipularlos de tal manera que podamos integrarlos al
organismo o microorganismo que deseemos, y todo ello con la
finalidad de generar mejores microorganismos o variedades de
plantas; a estas herramientas se les denomina ingenieria
genetica, y al producto que de aqui se obtiene se le llama
microorganismos o variedades transgenicas.
La formacion de plantas transgenicas es quiza el evento
biotecnologico que mas ha impactado a la agricultura en los
ultimos años. Actualmente se ha logrado la obtencion de
variedades transgenicas de papa, maiz, soya, jitomate, algodon,
colza, tabaco, arroz, girasol, alfalfa, papaya, caña de azucar
entre otras especies cultivadas, con resistencia a herbicidas,
insectos, enfermedades de origen fungoso, bacteriano y viroso;
tambien se ha logrado retrasar la madurez en frutos como el
jitomate, la obtencion de plantas androesteriles para la
formacion comercial de hibridos, ya futuro se vislumbra la
generacion de vacunas que ya esten incluidas en los mismos
productos con la finalidad de alimentar y proteger a la poblacion
de enfermedades epidemicas como el colera, etc.
Se considera que las plantas transgenicas bajo un esquema
adecuado de manejo de la resistencia, sera una excelente
alternativa a la solucion de problemas agricolas causados por
malezas, plagas y enfermedades. A nivel mundial se ha estimado
que tan solo para el control de insectos se gastan entre 3 a 5
billones de dolares, y alrededor de 400 millones de dolares para
el control de lepidopteros en Estados Unidos. En Mexico, las
plagas, enfermedades y malezas, son responsables de ocasionar
perdidas en los cultivos por mas de 2,500 millones de dolares
anuales; adicionalmente, el productor nacional en su esfuerzo por
controlarlas, invierte al año 400 millones de dolares, con lo
cual se liberan al ambiente casi 25,000 toneladas de ingredientes
activos de productos quimicos con el consecuente impacto
ecologico, de ahi las perspectivas que estas nuevas tecnologias
representan en el desarrollo e implementacion de programas de
manejo integrado para el control de dichos agentes.
Resistencia a Herbicidas
La aplicacion de herbicidas es una tecnologia que cada vez es mas
frecuente en la agricultura nacional, incluyendo el cultivo de la
papa; sin embargo, el manejo de estos agroquimicos requiere de
ciertas condiciones para que sea eficiente y no cause daños a
otros cultivos susceptibles, y sobre todo estar consciente de la
induccion de resistencia de las malezas afectadas por el empleo
de estos herbicidas. A la fecha se ha logrado la generacion de
plantas resistentes a diferentes grupos de herbicidas, como son
al glifosato (resistencia dada por la sobreproduccion o
modificacion del Gen AroA, que codifica para la enzima EPSPS),
glufosinato, bromoxinil (Benzonitrilo, inhibidor de transporte de
electrones en la fotosintesis), Triazinas (Proteina D1 o de union
de herbicidas), o la fosfino tricina (degradada por el gen 'Bar).
Actualmente en Mexico se han evaluado bajo condiciones de campo
variedades transgenicas resistentes a herbicidas en los cultivos
de algodon y soya, con resultados satisfactorios de estas plantas
transgenicas, sin embargo, se requerira de un manejo adecuado de
este herbicida en el campo, con la finalidad de reducir hasta
donde sea posible los riesgos de generar malezas resistentes a
los mismos.
Resistencia a Insectos
Uno de los insectos plaga que mas afecta al cultivo de la papa es
la palomilla de la papa" (Phtorimaea operculella), la cual afecta
el tuberculo de esta planta y reduce su rendimiento y calidad
comercial. En la actualidad, el uso de plantas transgenicas para
el control de insectos, es la biotecnologia que recientemente mas
se ha utilizado, y la resistencia se ha derivado de genes
obtenido de la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt), la cual
contiene un gen que da lugar (codifica) a una proteina
(endotoxina) que se cristaliza en el aparato digestivo de
insectos lepidopteros, causando una ruptura en los intestinos y
la muerte de estos.
En la actualidad se han generado plantas transgenicas de maiz,
soya, algodon, jitomate, tabaco, caña de azucar, girasol,
resistentes a este grupo de insectos. En nuestro pais
recientemente se establecieron, bajo la estrecha vigilancia del
Comite Nacional de Bioseguridad Vegetal, casi 1000 ha de la
variedad Bollgard de algodon en el sur de Tamaulipas, que
contenian este gen de resistencia. Los resultados obtenidos a la
fecha han sido positivos segun evaluaciones tecnicas y de acuerdo
a la propia opinion de los productores, de ahi la importancia de
generar variedades transgenicas de papa que contengan estas
caracteristicas de resistencia para buscar un comportamiento
similar a la palomilla de la papa y otros insectos.
Resistencia a Bacterias
El cultivo de la papa tambien es afectado por enfermedades de
origen bacteriano dentro de estas las mas importantes son fa
pierna negra" y pudricion blanda causada por Erwinia carotovora
subsp. carotovora o subsp. atroseptica, y fa vaquita de la papa o
marchitez bacteriana causada por la bacteria Pseudomonas
solanacearum. El progreso en el desarrollo de plantas
transgenicas con resistencia a bacterias apenas se esta
desarrollando. Actualmente se ha identificado entre otros, un gen
de una lisozima aislada del bacteriofago T4, este gen fue
integrado a plantas de papa en las cuales se incremento la
resistencia a Erwinia carotovora subsp atroseptica. Existen otros
genes obtenidos de las mismas bacterias como el que codifica para
la ornitin carbamoiltransferasa (OCTase}, el cual induce
resistencias a algunas bacterias patogenicas del genero
Pseudomonas.
Resistencia a Virus
La resistencia a virus lograda en las plantas transgenicas se ha
debido a la insercion de genes o fragmentos de ADN que fueron
obtenidos del mismo virus. Las primeras plantas transgenicas se
obtuvieron en tabaco con el virus mosaico del tabaco, como
resultado de la transferencia y expresion de la cubierta
proteinica del virus. En la actualidad genes de diferentes virus
se han transferido a diferentes especies cultivadas, una de estas
es la papa en donde a nivel nacional ya se estan evaluando las
primeras lineas de papa a las cuales se les integraron los genes
de la cubierta proteinica de los virus X y y de la papa, en
clones correspondientes a las variedades Alfa, Norteña y Rosita.
Esta biotecnologia se ha logrado por el desarrollo de un proyecto
conjunto entre INIFAP-CINVESTAV-IPN-U-IRAPUATO y MONSANTO.
Resistencia a Hongos
Historicamente, los hongos ha sido el problema mas importante con
el cual los productores han luchado para lograr mejores
rendimientos en la papa. Dentro de las enfermedades, el tizon
tardio (Phytophthora infestans) es el que ha causado los mayores
daños a este cultivo. Un segundo patogeno ha sido el hongo
Rhizoctonia sola ni. A nivel mundial el mejoramiento genetico
clasico y el control quimico han sido las estrategias con las
cuales se han generado tecnologias que han permitido al productor
mantener ciertos niveles de control del tizon tardio. Sin
embargo, dada la alta capacidad de variacion de este hongo en la
naturaleza, a traves del tiempo, los investigadores han sostenido
una lucha constante contra los cambios tan dinamicos de este
patogeno. Se considera que la biotecnologia con sus nuevas
estrategias enfocadas a la solucion de problemas agricolas, es
una real esperanza de que integrada a estos esquemas clasicos de
investigacion, produzcan en menor tiempo soluciones menos
fragiles para el control de hongos.
El primer reporte en la formacion de plantas transgenicas
resistentes a hongos se describio apenas en el año de 1991; sin
embargo, a diferencia del exito casi comercial logrado en la
resistencia a insectos ya virus, en el caso de hongos los niveles
de resistencia han sido mas limitados, aunque cada vez se avanza
mas en el conocimiento de este proceso en las plantas. En la
actualidad se han aislado genes que codifican para dos enzimas
que degradan el mayor componente de la pared celular de los
hongos. Estas enzimas son la quitinasa y la 8,1-3- glucanasa, con
cuyos genes, y el de otras proteinas relacionadas a resistencia
(PR), se han transformado plantas de tabaco y que
sinergeticamente han dado buenos resultados para el control de
Fusarium oxysporum, Thanatephorus cucumeris y Aspergillus flavus.
En el caso del cultivo de papa, se han obtenido plantas
transformadas con el gen que codifica para la PR-5, una osmotina,
con la cual se han encontrado niveles de resistencia a P.
infestans. Se ha mencionado que la generacion de plantas
transgenicas de papa que contengan los diferentes genes de
resistencia a hongos, combinada con la resistencia integrada por
la genetica clasica y con un poco de ayuda del control quimico,
dara como resultado un mejor control de esta enfermedad y sobre
todo, mayor estabilidad.
LITERATURA CONSULTADA
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290-301. Paeger, New York.
SOBRE EL AUTOR
Jose Antonio Garzon Tiznado, INIFAP, Carr. Celaya-San Miguel
Allende Apartado Postal 112, Celaya, Gto. MEXICO
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1. Responses of potato (solanum tuberosum) to potassium fertilizers
J. H. Fowler , E. J. Allen y M. F. Allison. Journal of Agricultural Science,
Cambridge 2001.
http://redepapa.org/practicasculturalesred1.html#response
2. Uso del Modelo Swacrop en la Estimación de las Necesidades Hídricas de la
Papa (Solanum tuberosum L.). I. Fundamento Teorico.
M.E. Ruiz y A. Utset. Revista Ciencias Tecnicas Agropecuarias. 1998
http://redepapa.org/practicasculturalesred1.html#fundamentoteorico
3. Uso del Modelo Swacrop en la Estimación de las Necesidades Hídricas de la
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Hidráulicas del Suelo.
M.E. Ruiz y A. Utset. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias. Vol 8. N° 1.
1999.
http://redepapa.org/practicasculturalesred1.html#propiedadsuelo
4. Uso del Modelo Swacrop en la Estimación de las Necesidades Hídricas de la
Papa. III. Absorción de Agua por las Raíces.
M.E. Ruiz y A. Utset. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias. Vol. 8 N° 1.
1999.
http://redepapa.org/practicasculturalesred1.html#absorcionagua
5. La Enseñanza del Manejo Integrado de Plagas en el Cultivo de la Papa: La
Experiencia del CIP en la Zona Andina del Perú Revista Latinoamericana de la
Papa. ALAP. Vol 9-10. Nº 1. 1997.
http://redepapa.org/practicasculturalesred2.html#enseñanzamip
INVESTIGACIONES REALIZADAS POR EL CIP (1999-2000)
Influence of Seed Size and Density on the Performance of Direct Seedling
Transplants from Hybrid True Potato Seed
http://www.cipotato.org/market/PgmRprts/pr99-00/24sizetps.pdf
Economic Returns to Research on True Potato Seed in Vietnam
http://www.cipotato.org/market/PgmRprts/pr99-00/25tpsVietnm.pdf
CIP's Contribution to Varietal Change in Potatoes in Developing Countries
http://www.cipotato.org/market/PgmRprts/pr99-00/26contrib.pdf
Evaluation of Potato Genotypes Through Pilot-Scale Farmer Field Schools in
the Peruvian Andes
http://www.cipotato.org/market/PgmRprts/pr99-00/27ffsAndes.pdf
An Integrated Approach for Potato Production Improvement in Nepal
http://www.cipotato.org/market/PgmRprts/pr99-00/28nepalprod.pdf
A Report on Strengthening Farmer Capacity for Growing a Healthy Potato Crop
in Nepal
http://www.cipotato.org/market/PgmRprts/pr99-00/29nepalcrop.pdf
A Report on Informal High Quality Seed-Potato Production and Marketing in
Nepal
http://www.cipotato.org/market/PgmRprts/pr99-00/30nepalmarket.pdf
Comparative Performance and On-Farm Profitability of Certified Potato Seed
in the Highlands of Bolivia
http://www.cipotato.org/market/PgmRprts/pr99-00/31seedBolivia.pdf
Toward Alleviating Poverty of Rural Potato Farmers by Strengthening the
Potato Seed System in Bangladesh: A Rapid Rural Appraisal
http://www.cipotato.org/market/PgmRprts/pr99-00/32seedBangldsh.pdf
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