Biotecnología y recursos genéticos en la adaptación de la agricultura al cambio climático
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Biotecnología y recursos genéticos en la adaptación de la agricultura al cambio climático
- 1. Biotecnología y recursos genéticos en la adaptación de la agricultura al cambio climático Pedro J. Rocha S., Ph.D. Coordinador Área de Biotecnología y Bioseguridad (AB&B) Programa de Innovación para la Productividad y la Competitividad (PIPC) CEPAL, Chile, 28 de septiembre de 2012 1
- 2. Cambio Climático Global http://www.elcolombiano.com http://www.indaga.net/noticiascomunitat/images/ince ndios-forestales-comunitat.jpg http://www. robertocarballo.com
- 3. Impactos del Cambio Climático sobre los Recursos Naturales •Sobre las fuentes de agua dulce y mares – Las inundaciones más frecuentes y devastadoras. – Las sequías serán extremas (mayor duración). – Aumento del nivel del mar de hasta 4-6 m. – Contaminación de acuíferos de agua dulce y manglares. •Sobre el aire – Cambios en los patrones de precipitación. – Eventos climáticos extremos (huracanes, tormentas, ciclos de Niño y Niña más frecuentes e intensos). – Aumento de GEI •Sobre el suelo – Aridificación y pérdidas de grandes áreas de suelo •Sobre la biodiversidad •Sobre Recursos Financieros y Económicos – Reconstrucción y reparación de infraestructura •Sobre la sociedad – Problemas sociales: Migraciones a gran escala – Problemas de salud pública: (infecciosas, desnutrición, ceguera, etc.) •Sobre la Seguridad Nacional – Desplazamientos humanos tanto nacionales como internacionales http://www. robertocarballo.com http://www.adn.es/clipping/ADNIMA20081214_2701/4.jpg http://audioblogs.cienradios.com.ar/mirol/archives/Pobreza.jpg
- 4. Impactos del cambio climático sobre la agricultura •Disminución de áreas para cultivo. – Crecientes, inundaciones, avalanchas. – Sequías, aridificación, erosión del suelo. •Cambios inesperados en los períodos de siembra y cosecha. •Efecto sobre la fisiología de los cultivos. – Incremento de fase vegetativa. – Crecimiento rápido de malezas. •Alteraciones en dinámica de plagas y enfermedades. •Incremento de costos de labores. – Adecuación de tierras, sistemas de riego y drenaje. – Fertilización. – Control de malezas, plagas y enfermedades. •Cambios en la productividad. – Agricultura protegida (Caribe). – Eventuales incrementos en algunas especies. – Disminución en cultivos exigentes en agua y temperatura. •Des-incentiva la inversión y el trabajo en el campo. – Dificultad en la consecución de créditos a pequeños agricultores. • Más costoso y mayor riesgo. http://fundacion-magdalena.gov.co http://www.fedepalma.org http://www.elhogarnatural.com http://www.engormix.com
- 5. Impactos de la agricultura sobre el cambio climático •La agricultura intensiva actual contribuye al cambio climático: - Responsable del 26% de las emisiones del CO2 del mundo - Responsable del 80% de la emisión de óxido nitroso debido a la utilización de fertilizantes nitrogenados. - Responsable del cambio de la vocación “natural” del suelo (bosques, selvas, praderas, etc.). - Fomenta la deforestación (Indonesia, Brasil) – Uso del fuego como práctica en algunas regiones. – Impacto del monocultivo sobre la biodiversidad (soya, maíz, etc.). http://viaorganica.org/medio-ambiente/recomienda-cepal-examinar- nexos-entre-agricultura-y-cambio-climatico/ http://www.momarandu.com/amanoticias.php?a=7&b=0&c=113513 5 “En los próximos 50 años necesitaremos producir una cantidad de alimentos equivalente a la que ha sido consumida en toda la historia de la humanidad” Megan Clark, CSIRO - Australia
- 6. Impactos Ganadería y Cambio Climático (CC) Impactos de: La ganadería sobre el CC El CC sobre la ganadería Responsable de deforestación, compactación y erosión de suelos Disminución de áreas de pastoreo - Disminución de productividad Alteración de disponibilidad y calidad del agua. - Contaminación por excretas y residuos de sacrificio Disminución de fuentes de agua - Efecto sobre producción de leche - Mortandad de crías Emisión de GEI* (CH4, CO2) - Uso del fuego como práctica cultural - 37% de las emisiones del metano Estrés fisiológico - Cambios en comportamiento Disminución de la biodiversidad Presencia de enfermedades • Por cada kilo de alimentación, cada vaca emite entre 15 y 25 g (dependiendo del tipo de alimentación). • Las emisiones de CH4 de la vacas dependen de la composición de la grasa de la leche.
- 7. Ciencia, Tecnología, Innovación, Desarrollo & Institucionalidad Naturaleza Recursos tangibles Necesidades Recurso Intangible (Conocimiento) Investigación Básica Ciencia Conocimiento tradicional Tecnología Industrias y Mercados Innovación Desarrollo Impactos Económico Social Ambiental Investigación Aplicada Rocha, 2009 Institucionalidad 7
- 8. Cambio Climático – Agricultura - Tecnologías Efectos del CC Consecuencias sobre el cultivo Medidas de CT&I para mitigación y adaptación – Precisión, Eficacia, Oportunidad Disminución de áreas de cultivo (por inundaciones, sequías, vivienda, etc.) - Incremento en costos (insumo tierra) Incremento en densidades de siembra Ingenierías:Agronómica,Civil,Mecánica,Electrónica,Sistemas– mecanización,SIG,sensoresremotos,observaciónsatelital- Fitomejoramiento:Genética,Fisiología&Fitopatología Biotecnología:CultivodeTejidos,Marcadoresmoleculares, Biorreactores,Genómica,Bioinformática,Transgénesis Generación de materiales “compactos” Adecuación de tierras - Incremento de costos (insumos, mano de obra). Mecanización eficiente - Posible aumento de emisiones GEI Uso de métodos de adecuación eficientes Disponibilidad de agua dulce - Incremento en costos (insumo agua, mano de obra) - Conflicto por uso de agua Generación de materiales tolerantes a sequía Uso eficiente del agua (evaluación de sistemas de riego) Planes de conservación de cuencas hídricas Desalinización de agua marina (Rocha, 2009) 8
- 9. NRA: Cambio Climático – Agricultura - Tecnologías Efectos del CC Consecuencias sobre el cultivo Medidas de CT&I para mitigación y adaptación – Precisión, Eficacia, Oportunidad Alteración de condiciones medioambientales: humedad, luz (calidad y cantidad), precipitación, vientos, temperatura. - Aumento de costos de producción (insumos, semillas, mano de obra) Implementación eficiente de Tecnificación Ingenierías:Agronómica,Civil,Mecánica,Electrónica,Sistemas–mecanización, SIG,sensoresremotos,observaciónsatelital- Fitomejoramiento:Genética,Fisiología&Fitopatología Biotecnología:CultivodeTejidos,Marcadoresmoleculares,Biorreactores, Genómica,Bioinformática,Transgénesis - Alteraciones fisiológicas (floración, polinización, crecimiento vegetativo, fructificación, contenido y calidad de metabolitos) Conocimiento riguroso de materiales Generación de nuevos materiales (mayor eficiencia fotosintética) Uso de agricultura de precisión y SIG - Pérdidas de biodiversidad Establecimiento de bancos de germoplasma - Aumento de plagas y enfermedades conocidas y aparición de nuevas Generación de materiales tolerantes o resistentes Desarrollo de sistemas eficientes de diagnóstico Alteración de la calidad del aire (contenido de CH4 y CO2) - Implementación obligatoria de políticas de cero quemas. Desarrollo de sistemas eficientes de preparación de áreas, control de enfermedades, erradicación, etc. - Revaluación de sistemas animales en labores de siembra y cosecha. Desarrollo de sistemas mecanizados de cosecha (Rocha, 2009) 9
- 10. Biotecnología “Toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos” (CDB, 1992).
- 11. Otras disciplinas: Biotecnología: mucho más que transgénesis IICA no está a favor o en contra de una tecnología particular Bioseguridad: Expresión de la soberanía de los países frente a la biotecnología (transgénica) Biotecnología: complemento y fundamento de las diversas formas de agricultura Cultivo in vitro Hibridación Fermentación “Ómicas”: Genómica, Proteómica, Metabolómica Marcadores moleculares Radio- actividad Transgénesis Bio-reactor Bio- informática Conocimiento científicamente validado y tecnologías disponibles Ciencias biológicas: Biología celular y molecular Ingenierías Derecho Economía Genética Bioquímica Fisiología vegetal Microbiología Estadística Informática Sistemas productivos sostenibles (social, económico, ambiental) Elección del agricultorImplementación de políticasDecisión política Comunicación Aceptación No Aceptación Tecnologías limpias Tecnología transgénica Tecnología nuclear Tecnologías convencionales Base científica y técnica Innovación tecnológica Postulados IICA Interacción institucional Propósito Rocha, 2011. ComunIICA 8(Enero-Julio):23-31 convencional orgánica limpia Basada en conocimiento tradicional transgénica Ecología 11
- 12. Cultivo in vitro Clonación / Micro- propagación Crioconservación Generación de haploides Inducción de variación somaclonal Radioisótopos y Radiación Inducción de mutaciones Marcadores Moleculares Hibridación -Fitomejoramiento- Bioreactores Regeneración Transgénesis Fermentación Limpieza biológica Tipo I: isoenzimas, RFLP, Tipo II: Basados en PCR (RAPD, AFLP, SSR) Tipo III. Basados en secuenciación (SNP, SSCP) “Ómicas”Genómica Proteómica Transcriptómica Metabolómica Control biológico Biofertilización (compost) Biocombustibles Bioinformática Biocontrol (productos naturales) Técnica de insecto Estéril (Biotecnología ) 12
- 13. Área Global de Cultivos Transgénicos en 2011 Área(Millonesdeha) Basado en: James, C. 2011. Executive summary. Global status of commercialized biotech/GM crops:2011. Brief 43. 13
- 14. Estado Cultivos Orgánicos 1985-2010 Fuente: Willer, H.; Kilcher, L (Eds.), 2012. The World of Organic Agriculture - Statistics and Emerging Trends 2012. Research Institute of Organic Agriculture (FiBL), Frick, and International Federation of Organic Agriculture Movements (IFOAM), Bonn 14
- 15. • Costo estimado de descubrimiento, desarrollo y autorización de un nuevo evento: 136 M USD y 13,1 años. (McDougall, 2011) -– Y el de un agroquímico 256 M USD y 9,8 años (McDougall, 2010) - • Costo reportado para evento en Brasil: 3,5 M USD y 10 años. (Fuente: Francisco Aragao, Embrapa). Estado Agricultura Transgénica en 2011 160 13,2 0,136 0,0035 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 MillardosUSD Basado en: - James, C. 2011. Executive summary. Global status of commercialized biotech/GM crops:2011. Brief 43. - McDougall, P. 2011. The cost and times involved in the discovery, development and authorisation of a new plant biotechnology derived trait. A consultancy study for Crop Life International. 136 3,5 0 20 40 60 80 100 120 140 GM-Priv GM-BRA MillonesUSD 15
- 16. Avances en Bioseguridad para ALC 16 Empresa CTNBio Formularios Documentación Pagos Conceptos Evaluaciones Análisis de riesgo Expertos Expedientes Ministro Resolución de aprobación SI Investigación Implementación Técnico (Biológico y Ambiental) Económico BIO- SEGURIDAD Político (Social, Ambiental)
- 17. Biodiversidad: Objetos de estudio de la biotecnología Ecosistemas Organismos y Poblaciones Órganos y Tejidos Genes Proteínas Metabolitos Recurso Biológico: • “Individuos, organismos o partes de estos, poblaciones o cualquier componente biótico de valor o utilidad real o potencial que contiene el recurso genético o sus productos derivados” (CDB, 1992) Recurso Genético: • “Todo material de naturaleza biológica que contenga información genética de valor o de utilidad real o potencial”. (CDB, 1992) • Incluye recursos fito- y zoo-genéticos y microorganismos. BIODIVERSIDAD Rocha, 2009 17
- 18. Biodiversidad • Representa un potencial para el desarrollo de nuevos productos y servicios de interés comercial e industrial. • El aprovechamiento de este potencial depende del conocimiento acelerado de la biodiversidad y de la capacidad de transformar dichos elementos y el conocimiento en productos. - El hemisferio americano tiene 7 de los 17 países megabiodiversos del planeta. Bioprospección • Exploración sistemática y sostenible de la biodiversidad para identificar y obtener recursos genéticos y bioquímicos que tienen el potencial de ser aprovechados comercialmente. • Hay que pasar de los almacenes de granos y tubérculos a los de genes y metabolitos. Rocha, 2009 18
- 19. Biotecnología y recursos genéticos para la mitigación y adaptación de la agricultura al cambio climático 19 Apoyo a programas de fitomejoramiento • Identificación y conocimiento de genes, proteínas y metabolitos. • Conservación de germoplasma y bancos de genes. • Uso de genes. • Selección y multiplicación de materiales promisorios. • Resultados esperados: – Materiales tolerantes a sequía, a la salinidad, con mayor eficiencia fotosintética, con nuevas características (agronómicas, organolépticas, farmacéuticas, etc.) Sistemas de diagnóstico • Detección de plagas y enfermedades (virales, causadas por fitoplasmas, etc.) • En tiempo real y sin síntomas evidentes. • Producción de “vacunas” en plantas. • Materiales GM resistentes a virus (Virus del mosaico dorado en fríjol -Embrapa, 2011). Generación de nuevos materiales • Biocombustibles de algas y demás microorganismos. Nanobiotecnología • Biosensores. • Sistemas de entrega de biocidas, nutrientes, etc.
- 20. • El cambio climático global es una realidad. • Se deben implementar acciones de mitigación y adaptación que involucren a los recursos genéticos existentes y a la biotecnología. • La tecnología y la innovación son importantes pero no exclusivas para tales propósitos. Es indispensable incluir a la institucionalidad. • La biotecnología es un vehículo para el aprovechamiento sostenible de la biodiversidad y una manera de enfrentar las consecuencias del cambio climático. – La biotecnología no es solo transgénesis, es una “caja de herramientas (técnicas) poderosas”: Cultivo de tejidos, bio-reactores, marcadores moleculares, “ómicas”, bioinformática, transgénesis, control biológico, etc. Comentarios Finales 20
- 21. • Para adaptar la agricultura al cambio climático, los recursos genéticos deben salir de su entorno natural, pasar por los centros experimentales (investigación) y llegar a la empresa y a los consumidores (innovación). • Promover la inversión en la creación de empresas y en el desarrollo de productos y servicios de base biotecnológica a partir de la biodiversidad. • Desarrollar medidas y mecanismos institucionales que faciliten la interacción de los diferentes agentes que intervienen en el desarrollo proyectos y negocios biotecnológicos. Comentarios Finales 21
- 22. Contactos 22 IICA Sede Central http://www.iica.int PIPC Arturo Barrera, M.Sc. E-mail: Arturo.Barrera@iica.int AB&B Pedro Rocha, Ph.D. E-mail: Pedro.Rocha@iica.int