, autor en Asuntos Científicos Bayer Crop Science

Proteínas BT: Ciencia aplicada al manejo de las plagas agrícolas

Las proteínas Bt, producidas por la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt), han revolucionado el manejo de las plagas agrícolas. Desde principios del siglo XX, cuando se descubrió el efecto insecticida de las bacterias del género Bacillus, estas han sido utilizadas para el control de plagas debido a su eficacia y su bajo o nulo impacto en organismos benéficos y en otros insectos del sistema productivo que no son considerados plaga de los cultivos. Utilización de los Bacillus y aislamiento de las proteínas Bt En las primeras etapas, diferentes cepas de Bacillus con efecto insecticida han sido utilizadas en cultivos de manera foliar bajo el marco regulatorio de insecticidas biológicos. A partir del aislamiento de las proteínas Bt, se logró la introgresión de los genes que sobre expresan estas proteínas en cultivos, obteniendo así los primeros cultivos transgénicos (GMO) con tecnología Bt. El primer cultivo que se comercializó con este tipo de tecnología fue el maíz, marcando así una nueva era en la protección de los cultivos. En la literatura científica existen numerosos trabajos que evalúan el impacto de la tecnología Bt en cultivos de maíz (Horikoshi et al., 2021, Waqui et al., 2013), soja (Chen et al., 2021, Kahn et al., 2021) y algodón (Ismael et al., 2002), destacando su impacto positivo en la reducción de las pérdidas en los rendimientos y una menor utilización de insecticidas químicos, logando así reducir el impacto ambiental de los sistemas productivos. Modo de acción de las proteínas Bt Las proteínas Bt, principalmente las toxinas Cry y Cyt, tienen un modo de acción específico que afecta solo a ciertos insectos plaga, especialmente lepidópteros, dípteros y coléopteros (Koch et al., 2015), pero no a otros organismos. Estas proteínas actúan cuando las larvas de los insectos susceptibles ingieren las esporas y cristales proteicos de Bt al alimentarse de las plantas tratadas. Las toxinas Cry y Cyt se encuentran en estos cristales proteicos. Dentro del intestino del insecto, las proteínas Bt son activadas mediante proteólisis. Las toxinas activadas se unen a receptores específicos en las células intestinales del insecto, provocando la ruptura de las membranas celulares, lo que resulta en la pérdida de funcionalidad y estructura celular, parálisis del tracto digestivo, infección bacteriana secundaria y finalmente, la muerte del insecto. Seguridad de las proteínas Bt Un componente esencial de las propiedades insecticidas altamente selectivas de la mayoría de estas proteínas es que requieren interactuar con receptores específicos. Se ha demostrado que la superficie epitelial del tracto gastrointestinal de insectos y mamíferos no objetivo (incluidos los humanos) carece de receptores de alta afinidad para estas proteínas (Koch et al., 2015). En los mamíferos, las proteínas Bt se descomponen rápidamente en los sistemas digestivos ácidos, minimizando el riesgo de toxicidad. Conclusión Las proteínas Bt han transformado el manejo de las plagas agrícolas, ofreciendo una solución efectiva y respetuosa con el medio ambiente. Desde su descubrimiento a principios del siglo XX hasta su implementación en la biotecnología moderna, la tecnología Bt ha demostrado ser una herramienta esencial para la agricultura sostenible. Su mecanismo de acción específico y su seguridad para organismos no objetivos destacan su importancia en la protección de cultivos y la conservación del entorno natural. Sin embargo, el desarrollo de resistencia de los insectos a las toxinas Bt pone en peligro su eficacia a largo plazo. Es por ello que resulta de suma importancia el correcto uso de esta tecnología para evitar la generación de resistencias de las plagas y por consiguiente la pérdida de efectividad de estas toxinas. Un continuo progreso en las investigaciones (por ejemplo, toxinas con afinidad a nuevos receptores) sumado a un correcto uso de refugios y rotaciones de cultivos permitirán una mayor vida útil a estas herramientas biotecnológicas. Referencias Chen, D., Moar, W.J., Jerga, A., Gowda, A., Milligan, J.S., Bretsynder, E.C., Rydel, T.J., Baum, J.A., Semeao, A., Fu, X., Guzov, V., Gabbert, K., Head, G.P., Haas, J.A., Bakhsh, A., (2021). Bacillus thuringiensis chimeric proteins Cry1A.2 and Cry1B.2 to control soybean lepidopteran pests: New domain combinations enhance insecticidal spectrum of activity and novel receptor contributions. PLoS ONE 16 (6), e0249150. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0249150. Horikoshi, R. J., Vertuan, H., de Castro, A. A., Morrell, K., Griffith, C., Evans, A., … & Head, G. (2021). A new generation of Bt maize for control of fall armyworm (Spodoptera frugiperda). Pest Management Science, 77(8), 3727-3736. Ismael, Y., Bennett, R. M., & Morse, S. (2002). Benefits from Bt cotton use by smallholder farmers in South Africa. AgBioForum, 5(1) 2002: 1-5. Kahn, T. W., Duck, N. B., McCarville, M. T., Schouten, L. C., Schweri, K., Zaitseva, J., & Daum, J. (2021). A Bacillus thuringiensis Cry protein controls soybean cyst nematode in transgenic soybean plants. Nature Communications, 12(1), 3380. Koch, M. S., Ward, J. M., Levine, S. L., Baum, J. A., Vicini, J. L., & Hammond, B. G. (2015). The food and environmental safety of Bt crops. Frontiers in plant science, 6, 283. Waquil, J. M., Dourado, P. M., Carvalho, R. A. D., Oliveira, W. S., Berger, G. U., Head, G. P., & Martinelli, S. (2013). Manejo de lepidópteros-praga na cultura do milho com o evento Bt piramidado Cry1A. 105 e Cry2Ab2. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 48, 1529-1537.

Un conjunto de herramientas para hacer más eficiente el mejoramiento genético vegetal

En el mundo existen distintos sistemas de producción de alimentos que responden a las necesidades de los consumidores y reflejan las características únicas de cada ambiente en donde los productores desarrollan sus actividades. Además, el cambio climático genera nuevas incertidumbres, haciendo necesario que estos sistemas se adapten a los efectos nocivos de esta nueva realidad. Enfrentar estos desafíos requiere de nuevas soluciones para cada productor. El mejoramiento genético vegetal es el proceso por el cual se cruzan dos plantas para producir descendencia con las mejores características de sus padres (https://www.bayer.com/en/agriculture/plant-breeding). Los mejoradores aprovechan la diversidad genética que existe naturalmente dentro de cada población para identificar cuales tienen las características deseadas (Swarup et al., 2021). Los individuos o líneas parentales seleccionadas se utilizarán luego para generar los distintos cruzamientos, que finalmente darán lugar a las nuevas variedades o híbridos. Mejoramiento genético de precisión El mejoramiento genético de precisión ha surgido como un concepto que integra un conjunto de disciplinas tecnológicas de avanzada para lograr de manera más rápida y eficiente el desarrollo de nuevas variedades e híbridos. Combina el uso de herramientas modernas para evaluar: (i) el fenotipo (i.e. la expresión observable de las características de una planta, como por ejemplo la altura, el área foliar o la resistencia a enfermedades), (ii) el genotipo (i.e. la composición genética específica de una planta) y (iii) herramientas vinculadas a la ciencia de datos e inteligencia artificial. Todas estas herramientas se unen para mejorar y desarrollar nuevas variedades e híbridos de interés agronómico de manera más rápida, precisa y eficiente. A diferencia de los métodos tradicionales de mejora genética que pueden llevar muchos años para desarrollar y lanzar nuevas variedad o híbridos al mercado, el mejoramiento de precisión acelera significativamente este proceso. Un aspecto clave para poder seleccionar los diferentes individuos o líneas parentales que se utilizarán en los diferentes programas de mejoramiento es el fenotipado (i.e. evaluación de las características observables de un individuo o conjunto de individuos). Actualmente existen plataformas de fenotipado de alto caudal que son capaces de generar mucha información de manera sistematizada. De esta forma, se puede realizar la evaluación detallada de muchas características de las plantas mediante la utilización de tecnologías avanzadas que combinan imágenes de alta resolución con diferentes tipos de sensores y técnicas de análisis automatizado (Furbank & Tester, 2011; Yang et al., 2013). Esto permite medir con mucha velocidad y precisión atributos como el crecimiento, la sanidad y el rendimiento en muchos individuos. Junto con esta información fenotípica es necesario también contar con información genética. En este sentido, la secuenciación del genoma de las plantas es necesaria para identificar genes (y variantes genéticas) que se encuentran asociadas con esas características deseadas. El uso de marcadores moleculares (i.e. una secuencia específica de ADN que puede ser identificada) sirve para rastrear la presencia (o ausencia) de genes de interés en las plantas (resistencia a enfermedades, sequía o atributos deseables de la calidad). Estos marcadores moleculares ayudan en el proceso de selección de individuos que posean genes deseables sin necesidad de esperar a que la planta crezca y se exprese el carácter de interés (Collard & Mackill, 2008). También la posibilidad de editar el genoma de las plantas a través de la modificación directa de la secuencia de ADN de una célula u organismo esta empezando a ser utilizada en los planes de mejoramiento de todo el mundo. En este sentido, Bayer ha anunciado acuerdos con la startup Pairwise y con la compañía surcoreana G+FLAS para obtener variedades de mostaza con mejor sabor y de tomate con mayor contenido de vitamina D3, respectivamente. Tanto el fenotipado de alto caudal como el análisis genético implica el almacenamiento y el procesamiento de grandes cantidades de datos. Esto es un desafío adicional y es donde la ciencia de datos y la inteligencia artificial pueden jugar un rol preponderante. Estos grandes volúmenes de datos se pueden analizar mediante algoritmos avanzados de inteligencia artificial para modelar y predecir el comportamiento de los cultivos en diferentes condiciones ambientales y de manejo. Beneficios del mejoramiento genético de precisión La aplicación conjunta de estas herramientas en el mejoramiento de cultivos acelera el ciclo de mejora de 5-6 años (utilizando técnicas tradicionales) a aproximadamente 4 meses, lo que es 15 veces más rápido. Además, se reduce el tiempo total de desarrollo del producto en hasta 2 años, haciendo que variedades e híbridos de mayor rendimiento estén disponibles más rápido y permitiendo duplicar la tasa de ganancia genética para 2030. Bibliografía Collard, B. C. Y. & Mackill, D. J. (2008). Marker-assisted selection: An approach for precision plant breeding in the twenty-first century. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 363(1491), 557–572. https://doi.org/10.1098/rstb.2007.2170 Furbank, R. T. & Tester, M. (2011). Phenomics-technologies to relieve the phenotyping bottleneck. Trends in Plant Science, 16(12), 635–644. http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1360138511002093 Swarup, S., Cargill, E. J., Crosby, K., Flagel, L., Kniskern, J. & Glenn, K. C. (2021). Genetic diversity is indispensable for plant breeding to improve crops. Crop Science, 61(2), 839–852. https://doi.org/10.1002/csc2.20377 Yang, W., Duan, L., Chen, G., Xiong, L. & Liu, Q. (2013). Plant phenomics and high-throughput phenotyping: Accelerating rice functional genomics using multidisciplinary technologies. Current Opinion in Plant Biology, 16(2), 180–187. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2013.03.005

La transformación de la agricultura del mejoramiento genético tradicional a la edición génica

Recientemente, Bayer anunció el acuerdo con la startup Pairwise para comenzar a comercializar una variedad de mostaza modificada por edición génica para tener mejor sabor, así como un acuerdo con la compañía surcoreana G+FLAS para obtener variedades de tomate con mayor contenido de vitamina D3. En esta nota contamos qué es la edición génica y cómo se inserta en el contexto del mejoramiento vegetal. La edición génica es una nueva herramienta para el mejoramiento vegetal En los próximos 30 años la población mundial experimentará un crecimiento muy importante (2 mil millones de personas) y se prevé que para 2050 la población sea de alrededor de 10 mil millones de personas. La producción mundial de alimentos deberá acompañar este incremento en la demanda y deberá hacerlo además de manera eficiente y sostenible (aumentando la productividad por unidad de superficie, ya que no se esperan incrementos importantes en el área cultivada a nivel mundial) sin perder de vista los potenciales impactos negativos en los recursos naturales y en el medio ambiente (Lal, 2016). Durante los últimos 100 años el mejoramiento genético vegetal se ha transformado dramáticamente. La hibridación (cruzamiento de líneas con germoplasma diferente dentro de la misma especie para producir un híbrido) se desarrolló desde comienzos del siglo pasado y la introducción de híbridos en la agricultura ayudo a aumentar fuertemente los rendimientos de los cultivos. Desde mediados del siglo pasado, el mejoramiento por mutación también comenzó a utilizarse en los planes de mejoramiento de diferentes cultivos. El objetivo es inducir y aumentar la variabilidad genética en una especie para ser usada con fines de mejoramiento. Desde 1980 y 1990, el uso de nuevos métodos de modificación genética permitió la inserción de genes deseables específicos en las plantas, proporcionando a los mejoradores de cultivos nuevos niveles de precisión sobre la introducción de las características deseadas (ISF, 2024). Desde entonces, se han desarrollado cultivos genéticamente modificados con atributos tales como resistencia a plagas y enfermedades, tolerancia a herbicidas, mejoras en la calidad nutricional y aumento en los rendimientos con impactos positivos en la seguridad alimentaria mundial. Debido a su novedad frente a las técnicas tradicionales de selección de cultivos, los cultivos transgénicos son sometidos a numerosos estudios regulatorios para comprobar que sean tan seguros como sus contrapartes no modificadas. En la última década, la edición génica se ha transformado en un método eficaz para realizar modificaciones precisas y específicas en el genoma de las plantas. Esta técnica avanzada de ingeniería genética implica la modificación directa de la secuencia de ADN en el genoma de una célula u organismo. A diferencia de la transgénesis, la edición génica puede realizar modificaciones sin introducir genes de otras especies, lo que permite corregir mutaciones genéticas o ajustar la expresión de genes específicos. La edición génica permite avanzar más rápidamente en el camino del mejoramiento Comparada con los métodos tradicionales de mejoramiento, la edición génica es más rápida y precisa, lo que reduce significativamente el tiempo necesario para desarrollar nuevas variedades de cultivos adaptadas a las necesidades agrícolas y ambientales contemporáneas. Esta posibilidad de avance rápido dependerá no solo de las oportunidades que brinde el conocimiento sobre la genética y fisiología de las plantas, sino también de los marcos regulatorios, que varían significativamente entre países (Jenkins et al., 2021). La precisión de las modificaciones que pueden obtenerse hace que el resultado final pueda ser equivalente al que pudiera obtenerse más lentamente mediante cruzamiento o hibridación. Por ello, numerosos países adoptan políticas que excluyen a ciertas plantas editadas genéticamente del ámbito regulatorio de los organismos genéticamente modificados (OGMs) obtenidos por transgénesis. Esta diferencia en la regulación impulsa el uso de la edición génica para mejoramiento, tanto por parte de empresas privadas como de entidades públicas (ISF, 2024). Mediante la edición génica, se pueden modificar específicamente genes en las plantas para hacerlas más resistentes a plagas y enfermedades, o con mayor tolerancia al estrés abiótico como la sequía, las altas temperaturas o la salinidad del suelo; características cruciales para mantener la producción agrícola ante el actual escenario de cambio climático. Otro uso posible de las técnicas de edición génica es mejorar el rendimiento y la calidad nutricional, como las anunciadas por Bayer. Bibliografía International Seed Federation. (2024). Navigating the Evolution of Plant Breeding Innovation. Retrieved from https://worldseed.org/document/100-years-of-plant-breeding-innovation-a-statement-by-isf/ Jenkins, D., Dobert, R., Atanassova, A. & Pavely, C. (2021). Impacts of the regulatory environment for gene editing on delivering beneficial products. In Vitro Cellular and Developmental Biology – Plant, 57(4), 609–626. https://doi.org/10.1007/s11627-021-10201-4 Lal, R. (2016). Feeding 11 billion on 0.5 billion hectare of area under cereal crops. Food and Energy Security, 5(4), 239–251. https://doi.org/10.1002/fes3.99

Beneficios de los transgénicos para una agricultura sustentable

Se espera que la población mundial crezca hasta alcanzar alrededor de 10 mil millones de personas en 2050, un aumento de alrededor de dos mil millones de personas en relación con 2020 (FAO, 2009). Este crecimiento de la población genera un gran desafío para la agricultura mundial, ya que se necesitará un incremento en la producción de alimentos de manera eficiente y sostenible, sin perder de vista los potenciales impactos negativos en los recursos naturales y el medio ambiente. En este contexto, los cultivos genéticamente modificados han surgido como una herramienta tecnológica crucial en las producciones agrícolas modernas, desempeñando un papel fundamental en el aumento del rendimiento y protección de los cultivos. Los organismos genéticamente modificados (OGMs) o transgénicos son variedades vegetales obtenidas mediante técnicas de ingeniería genética. Estas modificaciones pueden introducir genes de otras especies para conferir a los cultivos características deseables, como resistencia a enfermedades, tolerancia a herbicidas o mejor calidad nutricional. Desde su introducción en la agricultura comercial en la década de 1990, los cultivos transgénicos han experimentado un crecimiento significativo en su adopción en todo el mundo, y su impacto positivo en los sistemas productivos ha sido innegable.1 Entre los aportes más destacables se puede mencionar: 1. Resistencia a plagas y enfermedades: Los cultivos transgénicos han sido diseñados para resistir a plagas y enfermedades específicas mediante la introducción de genes que codifican proteínas tóxicas para los insectos o que fortalecen las defensas naturales de las plantas. Por ejemplo, el maíz Bt contiene genes de la bacteria Bacillus thuringiensis, que produce toxinas letales para ciertos insectos, como la larva de la polilla del maíz (Horikoshi et al. 2021). Esta resistencia reduce la necesidad de aplicar insecticidas químicos, disminuyendo así el impacto ambiental y los costos asociados con su uso. 2. Tolerancia a herbicidas: Algunos cultivos han sido modificados para ser resistentes a ciertos herbicidas, lo que permite a los agricultores controlar eficazmente las malezas sin dañar los cultivos. Por ejemplo, el maíz y la soja resistentes al herbicida glifosato permiten a los agricultores aplicar el herbicida de manera más eficiente y reducir la necesidad de otras prácticas más intensivas de control de malezas, como la labranza. En este sentido, hay evidencias que demuestran que el uso de cultivos transgénicos resistentes a glifosato genera valores positivos en los balances de carbono en lotes de producción, debido a una menor roturación de los suelos pre-siembra (Sutherland et al. 2021). Además, la reducción de la labranza ayuda a conservar la estructura del suelo, reducir la erosión y promover una agricultura más sostenible a largo plazo. 3. Mejora de la calidad nutricional: Los OGM también pueden mejorar la calidad nutricional de los alimentos al aumentar los niveles de ciertos nutrientes o eliminar componentes no deseados. Por ejemplo, se han desarrollado variedades de arroz dorado transgénico que contienen genes que aumentan los niveles de vitamina A (Beyer, 2002), lo que puede ayudar a combatir la deficiencia de esta vitamina en regiones donde el arroz es un alimento básico. 4. Promoción de la seguridad y soberanía alimentaria: Al contribuir con el aumento de los rendimientos y mejorar la resistencia de los cultivos, los OGM pueden desempeñar un papel importante en la promoción de la seguridad alimentaria, ayudando a garantizar un suministro adecuado de alimentos para las poblaciones en crecimiento. Además, al permitir que los agricultores produzcan más alimentos en menos tierras cultivables, los cultivos GM pueden contribuir a la soberanía alimentaria de una región, al reducir la dependencia de las importaciones de alimentos. El desarrollo de OGM no está exento de consideraciones y desafíos regulatorios, que a menudo abarcan aspectos como la seguridad, la protección de la biodiversidad y la propiedad intelectual. Por eso existen marcos regulatorios en los países en los que se cultivan e importan cultivos OGM, que los someten a rigurosos controles de seguridad y evaluación de riesgo antes de la aprobación para su comercialización. En conclusión, los cultivos transgénicos desempeñan un papel crucial en el aumento del rendimiento agrícola y la seguridad alimentaria mundial. Su capacidad para resistir enfermedades, tolerar condiciones ambientales adversas y mejorar la calidad nutricional los convierte en una herramienta invaluable para productores y consumidores por igual. Por eso es importante abordar las preocupaciones sobre su seguridad y regulación, así como promover un diálogo informativo y basado en la evidencia sobre su papel en la agricultura de este siglo. Referencias 1. Agriculture B. Genetically Modified Crops: Bayer’s contribution to a fact-based public discourse. Bayer; 2023 Nov. Disponible en: https://www.bayer.com/sites/default/files/GM%20Crop%20Report%202023%20November.pdf Beyer, P., Al-Babili, S., Ye, X., Lucca, P., Schaub, P., Welsch, R., & Potrykus, I. (2002). Golden rice: introducing the β-carotene biosynthesis pathway into rice endosperm by genetic engineering to defeat vitamin A deficiency. The Journal of nutrition, 132(3), 506S-510S. FAO, 2009. La agricultura mundial en la perspectiva del año 2050. https://www.fao.org/fileadmin/templates/wsfs/docs/Issues_papers/Issues_papers_SP/La_agricultura_mundial.pdf Horikoshi, R. J., Vertuan, H., de Castro, A. A., Morrell, K., Griffith, C., Evans, A., … & Head, G. (2021). A new generation of Bt maize for control of fall armyworm (Spodoptera frugiperda). Pest Management Science, 77(8), 3727-3736. Sutherland, C., Gleim, S., & Smyth, S. J. (2021). Correlating genetically modified crops, glyphosate use, and increased carbon sequestration. Sustainability 13: 11679.

Resúmenes Octubre 2023

Trabajo 1 Estudio de genómica de poblaciones revela cuál es el origen de las zanahorias naranjas con alto contenido de carotenoides En este trabajo los autores investigaron la historia de la domesticación y mejoramiento de la zanahoria a partir de una versión mejorada del genoma de referencia. Las primeras zanahorias domesticadas eran de color morado o amarillo y tuvieron su origen en la región que abarca Anatolia y Asia Central. Las zanahorias de color naranja aparecieron por primera vez en Europa durante el siglo XVII, y rápidamente se convirtieron en la variedad cultivada y consumida predominante a nivel mundial. Tres genes recesivos, en los loci REC, Y2 y Or, fueron esenciales para seleccionar el fenotipo naranja de alta acumulación de α- y β-caroteno. Los tres genes controlan la acumulación de α- y β-caroteno a través de mecanismos moleculares que regulan las interacciones entre la vía biosintética de carotenoides, el sistema fotosintético y la biogénesis de cloroplastos. Además, los genes que controlan el reloj circadiano y la floración también fueron objeto de selección durante la domesticación y mejora. Este estudio permite esclarecer la historia de la domesticación y mejora de la zanahoria y sienta las bases para realizar estudios adicionales sobre los mecanismos genéticos que regulan la acumulación de carotenoides. Coe, K., Bostan, H., Rolling, W., Turner-Hissong, S., Macko-Podgórni, A., Senalik, D., … & Iorizzo, M. (2023). Population genomics identifies genetic signatures of carrot domestication and improvement and uncovers the origin of high-carotenoid orange carrots. Nature Plants, 1-16. https://doi.org/10.1038/s41477-023-01526-6 Trabajo 2 Evaluación de riesgo ambiental en tres híbridos de maíz modificados genéticamente En un análisis exhaustivo llevado a cabo en México entre 2009 y 2013, se compararon dos híbridos de maíz genéticamente modificados (GM) resistentes a insectos y tolerantes a herbicidas, así como un híbrido GM tolerante a herbicidas, con híbridos de maíz convencionales de antecedentes genéticos similares en cinco regiones ecológicas. El objetivo fue caracterizar a los híbridos genéticamente modificados para identificar posibles diferencias agronómicas o fenotípicas biológicamente significativas o posibles efectos ecológicos adversos debido a la introgresión de los genes de resistencia a insectos y tolerancia a herbicidas. Los estudios revelaron que los tres híbridos GM no mostraron diferencias con respecto al maíz convencional en parámetros clave como el tiempo de floración, el quiebre de tallos y el conteo final de plantas. Aunque se observaron algunas variaciones estadísticamente significativas en vigor de plántulas, altura de planta y características del grano, no se espera que estas diferencias conduzcan a alteraciones biológicas o ecológicas que aumenten el potencial de plagas o el riesgo ambiental. Heredia Díaz, O., Aldaba Meza, J. L., Baltazar, B. M., Bojórquez Bojórquez, G., Castro Espinoza, L., Corrales Madrid, J. L., … & Zavala García, F. (2017). Plant characterization of genetically modified maize hybrids MON-89Ø34-3× MON-88Ø17-3, MON-89Ø34-3× MON-ØØ6Ø3-6, and MON-ØØ6Ø3-6: alternatives for maize production in Mexico. Transgenic Research, 26, 135-151. Trabajo 3 Hacia un control eficiente de lepidópteros en el cultivo de soja El estudio desarrollado en Brasil evaluó los efectos de dosis letales y subletales de los insecticidas flubendiamida y tiodicarb sobre las especies de Spodoptera (Lepidoptera: Noctuidae) en soja Bt resistente a lepidópteros, y en soja no Bt. Ninguna larva expuesta a las dosis completas de los insecticidas sobrevivió a la edad adulta, independientemente del tipo de soja (Bt y no Bt). Solo algunas larvas de Spodoptera frugiperda sobre soja Bt y no Bt rociadas con la mitad de la dosis de los insecticidas produjeron adultos. Los efectos de las dosis subletales en Spodoptera frugiperda incluyeron una etapa inmadura prolongada y una menor fecundidad de las hembras. En conclusión, los efectos de las distintas dosis reportados en este trabajo permiten optimizar el manejo de Spodoptera en campos con soja Bt y no Bt en países productores de soja como Brasil. Godoy, D.N., Pretto, V.E., de Almeida, P.G., Weschenfelder, M.A.G., Warpechowski, L.F., Horikoshi, R.J., Martinelli, S., Head, G.P., Bernardi, O. (2023). Dose Effects of Flubendiamide and Thiodicarb against Spodoptera Species Developing on Bt and Non-Bt Soybean. Insects (14) 766. https://doi.org/10.3390/insects14090766 Trabajo 4 La agricultura sostenible para promover la seguridad alimentaria Este aborda la problemática del hambre y la desnutrición en el mundo, y cómo lograr la seguridad alimentaria de manera sostenible. Destaca la necesidad de innovación rápida y métodos de producción agrícolas sostenibles para cumplir con el Objetivo de Desarrollo Sostenible 2 (SDG 2) de las Naciones Unidas, un proyecto global que busca poner fin al hambre, garantizar la seguridad alimentaria, y promover el desarrollo sostenible. El artículo menciona diferentes desafíos: por un lado, el aumento de la demanda de alimentos debido al crecimiento demográfico y los cambios la dieta; por el otro, los problemas relacionados con la producción de cultivos y sistemas de alimentación animal, como plagas, enfermedades y eventos climáticos extremos. También destaca la importancia de adoptar un enfoque de economía circular, aprovechando subproductos alimentarios y desarrollando alimentos saludables y seguros. Se hace hincapié en la necesidad de colaboración interdisciplinaria entre científicos y distintos sectores con el objetivo de cumplir con la meta de seguridad alimentaria sostenible y el SDG 2 para el año 2030. McConnell, L.L., Osorio, C., Hofmann, T. (2023). The Future of Agriculture and Food: Sustainable Approaches to Achieve Zero Hunger. J. Agric. Food Chem., 71, 36, 13165–13167. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.3c05433 Trabajo 5 Un método innovador de recombinación dirigida permite incrementar la ganancia genética en maíz El estudio compara la recombinación dirigida en todo el genoma versus la recombinación dirigida por cromosoma en el cultivo de maíz. Mediante simulaciones y experimentos, se compararon los resultados de ambos tipos de recombinación para caracteres de importancia agronómica como el rendimiento en grano, el peso de grano, y la humedad de grano en 392 poblaciones biparentales de maíz. Para los caracteres evaluados se observó que el aumento en el valor genético predicho osciló entre un 8% y 9% con 10 recombinaciones dirigidas en todo el genoma en comparación con una recombinación dirigida en cada uno de los 10 cromosomas. En el caso del valor genético real, la ventaja de las recombinaciones dirigidas en todo el genoma fue menos marcada.

Nuevas tecnologías para asegurar las buenas prácticas agrícolas

La agricultura desempeña un papel fundamental en la alimentación mundial, y en este contexto, la aplicación de fitosanitarios emerge como una herramienta esencial para salvaguardar la salud y rendimiento de los cultivos. Los fitosanitarios, que abarcan pesticidas, herbicidas y fungicidas, son cruciales para combatir plagas, enfermedades y malezas que amenazan la producción agrícola. Sin embargo, su uso responsable es igualmente crucial para evitar impactos negativos en la salud humana, el medio ambiente y la sostenibilidad. El riesgo asociado al uso de agroquímicos depende de las dosis utilizadas, las mezclas, las condiciones climáticas, el tipo y estado del equipo de aplicación, y la forma y el grado de exposición (1). Por ello, su uso responsable es indispensable para prevenir posibles daños derivados de su utilización. La implementación de buenas prácticas en la aplicación de fitosanitarios no solo garantiza la eficacia de los productos fitosanitarios, sino que también contribuye a la preservación de la biodiversidad, la calidad del suelo y la seguridad alimentaria. La deriva de productos es un aspecto crítico en la aplicación de fitosanitarios en la agricultura. Se refiere al movimiento no deseado del producto fuera del área objetivo, lo que aumenta el impacto ambiental y reduce la eficiencia de las aplicaciones. Para promover una aplicación segura y eficiente de agroquímicos, Bayer diseñó un novedoso sistema de gestión de deriva: DriftRadar (2). Este sistema representa una integración innovadora de tecnología destinada a abordar el desafío de la deriva de agroquímicos durante la aplicación. El sistema DriftRadar utiliza un mapeo digital de zonas de amortiguamiento y las regulaciones de distancia especificadas en las etiquetas de los productos. El pulverizador dispone de un GPS, que sigue la posición en el campo, y un sensor que registra la dirección del viento cada décima de segundo. La tecnología ajusta dinámicamente las boquillas de pulverización según la posición del pulverizador y la dirección del viento. Las boquillas estándar se cambian a boquillas de reducción de deriva durante la aplicación o se pueden cerrar por completo para garantizar el cumplimiento de las distancias requeridas, especialmente en áreas sensibles como cuerpos de agua superficiales. Este novedoso sistema contribuye significativamente a la evolución de prácticas agrícolas responsables y basadas en la precisión, y confirma el compromiso de Bayer con la innovación para una agricultura sustentable. Bibliografía CASAFE, 2020. Manual de uso responsable de los productos fitosanitarios. https://www.casafe.org/pdf/2020/Manual-Uso-Responsable-Productos-Fitosanitarios-2020.pdf https://www.potatonewstoday.com/2022/02/25/bayer-awarded-for-driftradar-a-system-that-automatically-prevents-spray-drift/

Protección de cultivos con foco en la seguridad y sostenibilidad

En la agricultura moderna, la protección de los cultivos contra plagas y enfermedades se implementa en gran medida a partir del uso de fitosanitarios. En este contexto, es clave que los fitosanitarios sean usados de forma segura, es decir, que sean aplicados de manera responsable y, a la vez, que el producto utilizado sea seguro tanto para la salud humana como para el medio ambiente (1). Uno de los pilares fundamentales en la promoción de la seguridad en la agricultura es la selección de agroquímicos que hayan sido rigurosamente probados y aprobados para su uso, considerando su toxicidad, persistencia y posibles efectos secundarios (2).Utilizar productos fitosanitarios que sean efectivos en el control de plagas y enfermedades, pero que también minimicen los posibles impactos no deseados en los ecosistemas y la salud de los seres humanos, es esencial para preservar la sostenibilidad a largo plazo de la agricultura y proteger la salud de las comunidades agrícolas y consumidores por igual. El compromiso de Bayer con los estándares de seguridad de protección de cultivos Con el firme propósito de cumplir con los más altos estándares de seguridad, Bayer viene trabajando para garantizar la seguridad en el uso de los productos de protección de cultivos en todo el mundo. De esta manera, lanzó en 2019 el proyecto SURPASS, Sustainability and Responsibility Improving Policies for Action in Safety Standards, mediante el cual anunció su compromiso de comercializar solo aquellos productos que cumplan con los estándares de seguridad tanto del mercado local como de las principales autoridades regulatorias internacionales. SURPASS se implementa mediante un enfoque basado en el riesgo, evaluando la seguridad de nuevos proyectos y productos utilizando una herramienta de evaluación de riesgos automatizada llamada QuickScan (3). Los estándares de seguridad son actualizados constantemente con los últimos avances científicos y se aplican globalmente para asegurar el uso seguro de los agroquímicos en diversas geografías (4). Esto se complementa con el apoyo y la capacitación a los agricultores para que cumplan con los requisitos de uso de los productos y las mejores prácticas de manejo. Con foco en la transparencia, Bayer publica sus estándares de seguridad en su sitio web, y se compromete a seguir haciéndolo en el futuro. La visibilización de estos estándares busca fomentar un diálogo informado sobre la seguridad de los fitosanitarios, respaldando sistemas regulatorios basados en la ciencia y el riesgo. El objetivo es convertirse en un modelo a seguir en términos de seguridad. Con estos estándares, se busca contribuir a los sistemas regulatorios necesarios que proporcionen a los agricultores los productos seguros en los que confían para satisfacer las diversas necesidades de sostenibilidad social, ambiental y económica de la sociedad. Bibliografía (1) https://www.fao.org/pest-and-pesticide-management/ipm/integrated-pest-management/en/ (2) https://www.fao.org/pest-and-pesticide-management/pesticide-risk-reduction/pesticide-management/en/ (3) https://www.bayer.com/sites/default/files/surpass-sustainability-day-new.pdf (4) https://www.bayer.com/en/agriculture/information-about-our-crop-protection-safety-standards

Maíces de baja estatura: una nueva forma de cultivar maíz

El maíz es uno de los cultivos más importantes a nivel global, y ha experimentado avances significativos en las últimas décadas gracias a los programas de mejoramiento. Una de las innovaciones recientes más destacadas surge a partir del desarrollo de maíces de baja estatura, una nueva genética que promete revolucionar la forma en que se cultiva este cereal. Los maíces de baja estatura tienen una altura un 30 a 40% menor que los maíces convencionales, y a su vez, una marcada reducción en la altura de inserción de la espiga, la inflorescencia femenina que porta los granos. Esto les confiere una serie de ventajas, entre las cuales se destaca la reducción de pérdidas de productividad asociadas a una mayor resistencia al vuelco y quebrado de los tallos. La tecnología de maíces de baja estatura ha demostrado ser efectiva al proteger contra los daños ocasionados por fuertes vientos y tormentas (1). Esto es especialmente importante, ya que a futuro se espera que se incremente la frecuencia de eventos climáticos extremos como consecuencia del cambio climático (2). Asimismo, otorga una ventaja a condiciones de producción predisponentes al quiebre de los tallos, como en el caso del uso de fechas de siembra tardías. En estos ambientes, el llenado de los granos ocurre en condiciones de baja radiación y temperatura, lo que lleva al cultivo a hacer un mayor uso de las reservas acumuladas en los tallos, debilitándolos y volviéndolos más propensos al quebrado (3). Esta situación puede volverse aún más crítica en planteos de alta densidad de plantas. Otra ventaja de los maíces de baja estatura es la mayor accesibilidad con equipos terrestres para labores de protección y nutrición del cultivo, debido a la menor altura del canopeo. Esto permite hacer aplicaciones más eficientes y oportunas, y en consecuencia reducir el impacto sobre el medio ambiente. Hace más de 10 años, Bayer comenzó con el plan de lanzar al mercado de México híbridos de maíz de baja estatura, y actualmente está extendiendo esta tecnología a diversas partes del mundo. En el caso de México, el germoplasma de baja estatura se obtuvo mediante el mejoramiento tradicional, a partir de cruzamientos. Este es el caso de la tecnología Vitala. Sin embargo, esa no es la única forma de desarrollar este germoplasma. Otros programas de mejoramiento utilizan además técnicas de biotecnología, como transgénesis o edición génica, para la producción de los híbridos de baja estatura. De esta combinación de tecnologías nace el sistema Preceon®, que incorpora estas tecnologías junto con las herramientas de la agricultura de precisión apoyadas en la plataforma FieldView®. En conclusión, los híbridos de maíz de baja estatura representan una innovación clave en la agricultura global enmarcada en un contexto de cambio climático, gracias tanto a la reducción en las pérdidas de productividad, como al uso más eficiente de insumos. Bibliografía Barten, T. J., Kosola, K. R., Dohleman, F. G., Eller, M., Brzostowski, L., Mueller, S., … & Gillespie, K. (2022). Short‐stature maize reduced wind damage during the 2020 midwestern derecho, improving yields and greenhouse gas outcomes. Crop Science, 62(6), 2439-2450. https://doi.org/10.1002/csc2.20823 Goddard, S. D., Genton, M. G., Hering, A. S., & Sain, S. R. (2015). Evaluating the impacts of climate change on diurnal wind power cycles using multiple regional climate models. Environmetrics, 26(3), 192-201. https://doi.org/10.1002/env.2329 Amas, J. I., Fernandez, J. A., Curin, F., Cirilo, A. G., Ciampitti, I. A., & Otegui, M. E. (2022). Maize genetic progress in the central Pampas of Argentina: effects of contrasting sowing dates. Field Crops Research, 281, 108492. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2022.108492

Sustentable, regenerativa, productiva: investigación al servicio de una agricultura mejor

Intensificación agrícola sustentable: Producir más con menor impacto ambiental La intensificación agrícola sustentable es un enfoque que busca aumentar la productividad y la eficiencia de la producción agrícola, al mismo tiempo que minimiza los impactos negativos sobre el medio ambiente y promueve el bienestar social y económico a largo plazo (1). Este enfoque abarca prácticas y técnicas como el uso de genética mejorada, la aplicación adecuada de fertilizantes y fitosanitarios, el manejo específico por ambiente, y la gestión eficiente del agua. Esto implica la adopción de enfoques respetuosos con el medio ambiente, como el manejo integrado de plagas, el uso eficiente de los recursos hídricos, la conservación del suelo y la biodiversidad, y la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. Caso de estudio en la Región Pampeana En un estudio multidisciplinario conducido por Bayer en colaboración con la Facultad de Agronomía de la UBA y el INTA, se evaluó el impacto de la intensificación sostenible sobre la productividad anual de los cultivos, la conservación del suelo, y los retornos económicos de la producción. Para ello, se evaluaron distintas rotaciones de cultivos aplicando prácticas agronómicas convencionales e intensificadas en la región Pampeana (2). Se observó que el sistema agrícola intensificado, caracterizado por rotaciones de cultivos más diversas, incorporación de cultivos de cobertura y un uso más eficiente de insumos, no sólo incrementó la productividad anual de los cultivos, sino también el aporte de carbono orgánico al suelo (2,3). Asimismo, los retornos económicos se incrementaron en el sistema agrícola más intensificado (4). Agricultura regenerativa: un paso más allá de la intensificación sostenible La agricultura regenerativa es un concepto reciente que se sustenta en los pilares de la agricultura sustentable, pero va un paso más allá al poner énfasis no solo en minimizar el impacto ambiental de la agricultura, sino también en brindar beneficios positivos para la naturaleza y dejar la tierra en mejores condiciones que antes. De esta manera, se enfoca en la restauración y mejora de los suelos, la biodiversidad, y los ecosistemas agrícolas en su conjunto, promoviendo la mejora de la resiliencia del sistema y la sostenibilidad a largo plazo. En este sentido, el desarrollo de programas como Pro Carbono y herramientas digitales como FieldView permiten a los productores incrementar la productividad de sus establecimientos con foco claro en la sustentabilidad. Pro Carbono promueve el desarrollo de prácticas agrícolas específicas que incluyen rotaciones de cultivos, incorporación de cultivos de cobertura en las secuencias, y estrategias de fertilización con énfasis en reducir las emisiones de carbono y fomentar la captura y retención de carbono en el suelo. Asimismo, gracias a la información procesada por FieldView, el productor puede realizar un manejo sitio-especifico de mayor precisión, con uso variable de insumos, e incluso medir el impacto ambiental de las prácticas agronómicas empleadas. Bibliografía (1) https://www.fao.org/policy-support/policy-themes/sustainable-intensification-agriculture/es/ (2) Hisse, I.R., Biganzoli, F., Peper, A.M., & Poggio, S.L. (2022). Annual productivity of cropping sequences: Responses to increased intensification levels. European Journal of Agronomy, 137, 126506. https://doi.org/10.1016/j.eja.2022.126506 (3) Semmartin, M., Cosentino, D., Poggio, S.L., Benedit, B., Biganzoli, F., Peper, A. (2023). Soil carbon accumulation in continuous cropping systems of the rolling Pampa (Argentina): The role of crop sequence, cover cropping and agronomic technology. Agric. Ecosyst. Environ., 347, 108368. https://doi.org/10.1016/j.agee.2023.108368 (4) Cano, P., Cabrini, S., Peper, A., Poggio, S. (2023). Multi-criteria assessment of cropping systems for the sustainable intensification in the Pampas. Agricultural Systems, 210, 103723. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2023.103723

Siembra directa: un aliado clave para la sustentabilidad ambiental

Con el comienzo de la agricultura, hace aproximadamente 10.000 años, el hombre trabajó la tierra para poder obtener las cosechas. La labranza fue un gran salto tecnológico para el avance de las antiguas civilizaciones. Durante el proceso de labranza, además de refinar el suelo, se eliminan las malezas y se entierran los rastrojos, es decir, los restos vegetales provenientes del cultivo anterior. En ese entonces, la energía disponible para las labores era el factor que limitaba la disponibilidad de alimentos. Primero con el caballo o el buey, y luego con el tractor, se ha ido incrementando la superficie mundial cultivada, y con ello la producción de alimentos, lo que posibilitó el crecimiento de la población. Sin embargo, tras varias décadas de agricultura mecanizada, la degradación de los suelos surgió como una nueva amenaza. La labranza excesiva y el uso intensivo de maquinaria agrícola podían llevar a la erosión del suelo, la pérdida de nutrientes y la liberación de carbono almacenado en el suelo. En respuesta a estos desafíos, se desarrolló la siembra directa como una alternativa más sostenible, que involucra la siembra de cultivos sin la necesidad de labrar previamente el suelo. ¿Qué es la siembra directa? La siembra directa es una técnica agrícola que implica la siembra de un cultivo sin la previa labranza del suelo. Esto implica una mínima alteración del suelo, contrario a la labranza convencional, en donde el suelo es arado con diversos implementos para preparar la cama de siembra. En el caso de siembras sin laboreo, el manejo de las malezas se basa principalmente en el control químico. Es por esto, que las primeras sembradoras adaptadas al cultivo sin laboreo se implementaron a partir de la década del 40, junto con la creación de los primeros herbicidas (Álvarez & Mulin, 2004). Beneficios de la siembra directa para la sustentabilidad ambiental La siembra directa promueve la conservación del suelo, evitando la degradación que produce la labranza. El suelo cultivado mediante este sistema presenta una estructura más estable y una capacidad superior de infiltración de agua. Esto reduce el riesgo de erosión tanto hídrica, como eólica, además de mejorar la capacidad de almacenaje de agua de los suelos (Derpsch, 2008). Por otro lado, las labranzas liberan grandes cantidades de carbono almacenado en el suelo, ya que los restos vegetales, al estar enterrados, son degradados rápidamente por los microorganismos, favoreciendo la pérdida de carbono. La siembra directa, al minimizar la perturbación del suelo, ayuda a retener ese carbono y reduce las emisiones de gases de efecto invernadero, contribuyendo a mitigar el cambio climático (Clay et al. 2012). Otra de las ventajas de la siembra directa es la preservación de la biodiversidad, ya que crea un entorno más favorable para los microorganismos del suelo y otros organismos benéficos, promoviendo una mayor diversidad en el ecosistema agrícola (Adams et al. 2017). Desafíos y consideraciones La siembra directa surge como una herramienta fundamental para la agricultura sustentable al reducir al mínimo la perturbación del suelo y así conservar su potencial productivo. Sin embargo, su implementación exitosa requiere algunas consideraciones. Hay que tener en cuenta que no es apta para suelos severamente erosionados, susceptibles a la compactación o endurecidos, ya que la ausencia de labranza no logra aflojar las capas compactadas que perjudican la emergencia del cultivo. Además, requiere de buen conocimiento sobre el manejo de las malezas y uso de herbicidas. Su implementación adecuada y combinada con otras prácticas sostenibles tiene un impacto positivo en la salud del suelo y en la reducción de la huella ambiental de la agricultura, y contribuye con la sostenibilidad de la producción de alimentos. Bibliografía Adams III, P. R., Orr, D. B., Arellano, C., & Cardoza, Y. J. (2017). Soil and foliar arthropod abundance and diversity in five cropping systems in the coastal plains of North Carolina. Environmental entomology, 46(4), 771-783. Álvarez, C., & Mulin, E. (2004). El gran libro de la siembra directa. Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires y Clarín. ISBN 950-782-364-6 Clay, D. E., Chang, J., Clay, S. A., Stone, J., Gelderman, R. H., Carlson, G. C., … & Schumacher, T. (2012). Corn yields and no‐tillage affects carbon sequestration and carbon footprints. Agronomy Journal, 104(3), 763-770. Derpsch, R. (2008). No-tillage and conservation agriculture: a progress report. No-till farming systems. Special publication, 3, 7-39.

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Proteínas BT: Ciencia aplicada al manejo de las plagas agrícolas

Un conjunto de herramientas para hacer más eficiente el mejoramiento genético vegetal

La transformación de la agricultura del mejoramiento genético tradicional a la edición génica

Beneficios de los transgénicos para una agricultura sustentable

Resúmenes Octubre 2023

Nuevas tecnologías para asegurar las buenas prácticas agrícolas

Protección de cultivos con foco en la seguridad y sostenibilidad

Maíces de baja estatura: una nueva forma de cultivar maíz

Sustentable, regenerativa, productiva: investigación al servicio de una agricultura mejor

Siembra directa: un aliado clave para la sustentabilidad ambiental

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