El documento discute el estado actual y la importancia de la biotecnología moderna para la seguridad alimentaria y el cambio climático en América Latina y Perú. Resalta los retos de la agricultura peruana como la desnutrición y la dependencia de la agricultura de secano. También destaca los impactos positivos de cultivos mejorados y transgénicos resistentes a plagas en rendimientos y reducción del uso de pesticidas en países como Argentina y México.

1. Estado actual de la biotecnología moderna y su importancia en la seguridad alimentaria y el cambio climático: Perspectivas para América Latina y el Perú Rodomiro Ortiz Curso: Biotecnología Moderna y Bioseguridad UNALM, Doctorado en Agricultura Sustentable Proyecto LAC Biosafety - Perú La Molina 6 de diciembre de 2010

5. Crece la producción agropecuaria en América Latina … Belice Chile Uruguay Paraguay Panamá Brasil República Dominicana Ecuador Bolivia Honduras América Latina y El Caribe Perú San Kitts y Nevis Guatemala Argentina Nicaragua México Suriname Colombia Antigua y Barbuda Costa Rica El Salvador Venezuela Guyana Cuba Dominica Haiti San Vicente y las Granadas Bahamas Jamaica Barbados Trinidad y Tabago Granada Santa Lucia

7. Incremento de los cultivos a partir de los 1950 ha permitido en el largo plazo tener más comida a precios más bajos históricamente (ejemplo de trigo)

9. Trigo Arroz Irrigación Fertilizante Tractores Cosecha (millón ha) (millón t) (millón) (millón t ) La Revolución Verde: Cambios en los insumos en Asia (millón ha / % área) Adopción de nuevos cultivares 1965 0 / 0% 0 / 0% 94 5 0.3 368 1970 14 / 20% 15 / 20% 106 10 0.5 463 1980 39 / 49% 55 / 43% 129 29 2.0 618 1990 60 / 70% 85 / 65% 158 54 3.4 858 2000 70 / 84% 100 / 74% 175 70 4.8 962 2005 72 / 87% 102 / 76% 178 77 6.4 1,017 Norman E. Borlaug 2005

11. La Revolución Verde y el medio ambiente Las ganancias en el rendimiento de los cereales han permitido el ahorro de tierras que hubieran sido necesarias para que la agricultura produzca suficientes alimentos para la humanidad Norman E. Borlaug

15. Los cultivos del Siglo XXI Resistencia a patógenos y pestes Calidad nutritiva Estreses abióticos Resistencia a herbicidas Potencial genético del rendimiento Norman E. Borlaug 2005

17. GERMOPLASMA MEJORADO GENES Genómica Recursos genéticos Ingeniería genética Selección asistida por marcadores (ADN) Selección convencional Bancos de germoplasma Poblaciones segregantes Biología molecular del gen Estructural Funcional Fitomejoramiento

19. Seleccionar Germoplasma Determinar fenotipos en ensayos multi-sitios (T) Medir la estructura de la población usando marcadores neutros (mátrix Q) o el coeficiente de parentezco (mátrix K) (or ambos, Q+K) Encontrar polimorfismos (SNP) en gen(es) candidato(s) (C) o con alta densidad de marcadores (dentro del LD) Crear 3 sets de datos del germoplama selecto Análisis de Asociación: T=C+(Q+K)+E

20. Secuenciamiento de Genomas

21. Tolerancia a la sumersión en arroz Introgresión del haplotipo sub1 de FR13A a un cultivar intolerante a través de mejoramiento asistido por marcadores moleculares 14 d después de sumersión Composición génica de la región sub1 y acumulación de RNAm inducido por sumersión (1-10 d y 1-3 de recuperación) del arroz tolerante (IR40931-26) e intolerante (Nipponbare)

22. Evolución de la tecnología del maíz y rendimientos (bu/acre) en EE UU Híbridos dobles Transgénicos 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 1920 1925 1930 1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 b=1.52 b = 2.85 b = -0.67 b = 1.17 1988 1983 1970 1974 1993 1936 1947 2004 Híbridos simples Cultivares de polinización libre

23. Los métodos del fitomejoramiento

25. Área de cultivos transgénicos en el mundo: 1996-2009 (millones ha) 14 millones de agricultores en 25 países sembraron 134 millones de hectáreas en el 2009 (9% más que en el 2008)

29. Efecto de Halo Maíz Bt cultivado cerca de maíz no Bt proporciona a las plantas normales protección indirecta de las pestes

32. Rendimientos de maíz en períodos pre-transgénico y post-transgénico Tasa anual de rendimiento (kg ha -1 ) de maíz en Estados Unidos de Norteamérica (EEUU), Argentina y Sudáfrica antes y después del año de la introducción de maíz transgénico (1997, 1998 y 2000, respectivamente) Mezzalama et al., 2010

37. OGM: del laboratorio al campo info and primers Functional Screening Glasshouse and Field transgenics, range of copy numbers and expression levels putative transgenics source material vectors Molecular Analysis Transformation and Tissue Culture Glasshouse Vector Construction

38. El costo y tiempo aproximado para obtener un cultivo transgénico

40. Millones de vidas humanas pueden salvarse : Como la severidad de VAD depende de los ingresos, los efectos positivos del “Golden Rice” son más pronunciados en los grupos de menores recursos. En un escenario pesimista, el costo de salvar un DALY es < US$ 20 comparado con el costo de US$ 134–599 por suplementación de la dieta con vitámina A VAD = Deficiencia de vitámina A DALY = Años de vida ajustados por incapacitación

41. Calentamiento global: La evolución de la temperatura

42. Evidencia del cambio climático Noches cálidas Tendencia 1 960–2000 Fuente: Magrin 2007, a partir de Haylock et al. 2006 Cambios en precipitación Aumento de temperatura mínima Fuente: Magrin 2007, a partir de Vincent et al. 2005 (1960-2000)

43. Efectos del incremento de eventos extremos Estimación de daños por el Fenómeno de El Niño, 1997/1998 Fuente : Indicadores Plan Agro 2003-2015 (18.1d) Bolivia (Daño total estimado: 527.3 millones de US$) (18.1b) Ecuador (Daño total estimado: 2881.6 millones de US$) (18.1a) Colombia (Daño total estimado: 563.5 millones de US$) (18.1c) Perú (Daño total estimado: 3.500 millones de US$)

49. La expresión génica en respuesta al estrés: la especificidad y la interferencia de las redes reguladoras de genes Fuente : Nakashima and Yamagushi-Shinozaki 2005 rps 1-like NACR MYCR MYBR ABRE DREB2 DRE/CRT DREB1/CBF ERD1 RD22 RD29B RD29A post-transcriptional regulation ABA ? ZF-HD NAC MYC MYB post-transcriptional regulation AREB/ABF AREB/ABF DREB1D/CBF4 ? post-transcriptional regulation NAC ICE1 ICE1 ? Low temperature Drought & High salinity HOS1 ? ?

50. Fuente: Nakashima and Yamagushi-Shinozaki 2005

51. Funciones de los genes DREB1A Fuente : Kazuko Yamaguchi-Shinozaki (JIRCAS) Transcription factors (Zn finger, WRKY) Chaperons Protection factors of macromolecules (LEA proteins) Unknown proteins Membrane transporters Key enzymes for osmolyte biosynthesis (proline, sugar) Detoxification enzymes Enzymes for PI metabolism (PLC, PLD) DREB1A

52. Ingeniería genética para mejorar la adaptación del trigo a la sequía Factor transcripcional de elemento de respuesta a la sequía y promotor inducible por el estrés (CIMMYT-JIRCAS) AtDREB1A rd29A pBI101 pBI101 nos T

53. Performance fotosintética del cv. Bobwhite transgénico con DREB (con estrés extremo de sequía) Diferencia 29% 35% 90% -8% -4% Evapo- Conductancia Tasa de asimilación CO 2 sub- estomatal “ Spad “de clorófila transpiración (mm/m2/s) (mm/m2/s) (umol CO2 m-2 s-1) (ppm)

55. Otros transgenes para el fitomejoramiento por tolerancia a sequía Transgen Referencia cDNA de arginina decarboxylasa de avena (->poliamina) Bassie et al. 2008 Glutamato dehidrogenasa( gdhA ) de la Escherichia coli Lightfoot et al. 2007 “ Cold shock proteins” (CSPs) de las bacterias Castiglioni et al. 2008 Fosfatidilinositol-específica fosfolipasa C (PI-PLC) Zhai et al. 2005 Wang et al. 2008 Factor de transcripción ortólogo de maíz (ZmNF-YB2) Nelson et al. 2007

56. Ensayos de campo del evento transgénico muestra un incremento de rendimiento del grano bajo sequía en colaboración con Maíz testigo Maíz transgénico Descubrimiento Fase 1 Prueba del concepto Fase 2 Desarrollo inicial Fase 3 Desarrollo avanzado Fase 4 Prelanzamiento Lanzamiento

60. James French, IICA