Estado de la investigación científica y el acceso a los recursos genéticos por grupos de investigación colombianos / Status of scientific research and the Access to genetic resources by Colombian research groups

RESUMEN Colombia participa actualmente con el 14% de la biodiversidad del planeta, que se considera uno de los activos más importantes del país. En todo el mundo ocupa el primer lugar en diversidad de especies de aves y el segundo en plantas, de ahí la importancia de controlar el acceso a las especies nativas. Por lo tanto, el objetivo del estudio fue analizar el estado actual de la investigación científica y el acceso a los recursos genéticos por parte de los grupos de investigación colombianos a través de la revisión de sus proyectos de investigación descritos en la base de datos nacional de Minciencias GrupLAC para el período 2013-2018. Los grupos de investigación se clasificaron en seis áreas según el programa nacional de ciencia y tecnología (Biotecnología, Ciencias Básicas, Ciencias del Mar, Salud, Ciencias Agrícolas y Biodiversidad y Hábitat) y los proyectos de investigación se dividieron según en las actividades exceptuadas de solicitar contrato de acceso y las que lo requieren, según las modificaciones a la legislación colombiana entre 2013 y 2017. Los resultados muestran que del total de 2168 proyectos revisados, (que incluyen modalidades exceptuadas de solicitar contrato de acceso como los que lo requieren) 198 (9,1%) emplearon especies nativas en sus investigaciones divididas en las siguientes categorías: sistemática molecular (38,3%), ecología molecular (18,1%), biogeografía (2,7 %), y otros (40, 9%). El Ministerio del medio ambiente reporto un total de 273 solicitudes de contratos de Acceso a Recurso Genéticos para el mismo periodo. Los últimos desarrollos legislativos en Colombia, diferencian y simplifican el procedimiento para realizar investigaciones sobre recursos genéticos, han tenido un impacto positivo, dado que el número de solicitudes de contratos de acceso a recursos genéticos se incrementó en los últimos 5 años.

ABSTRACT Colombia currently participates with 14% of the planet's biodiversity, which is considered one of the most important assets in the country. Around the world it occupies the first place in diversity of bird species and second in plants, hence the importance of controlling access to native species. Therefore, the objective of the study was to analyze the current state of scientific research and access to genetic resources by Colombian research groups through the review of their research projects described in the national database of Minciencias GrupLAC for the 2013-2018 period. The research groups were classified into six areas according to the national science and technology program (Biotechnology, Basic Sciences, Marine Sciences, Health, Agricultural Sciences and Biodiversity and Habitat); and the research projects were divided according to the activities excepted from requesting an access contract and those that require it, according to the modifications to Colombian legislation between 2013 and 2017. The results show that of the total of 2168 projects reviewed, 198 (9, 1%) used native species in their research divided into the following categories: molecular systematics (38.3%), molecular ecology (18.1%), biogeography (2.7%), and others (40, 9%). For its part, the Ministry of the environment reported a total of 273 applications for Genetic Resource Access contracts for the same period. It is clear that the latest legislative developments in Colombia, differentiate and simplify the procedure for conducting research on genetic resources, have had a positive impact, given that the number of requests for contracts for access to genetic resources has increased in the last 5 years.

Exploración preliminar del potencial de adopción de un paquete biotecnológico para el control de T. solanivora por parte de productores de papa de la región Cundiboyacense de Colombia / Preliminary exploration of the potential for adoption of a biotechnology package for the control of T. solanivora by potato producers in the Cundiboyacense region of Colombia

RESUMEN La papa es afectada por el ataque de Tecia solanivora que causa pérdidas hasta del 80%. Variedades genéticamente modificadas y biocontroladores, pueden ser usados para su manejo. Este estudio pretendió determinó el potencial socioeconómico de pequeños productores de papa de la región Cundiboyacense para la adopción de estas estrategias biotecnológicas, mediante encuestas cara a cara y el uso de metodologías como presupuestos parciales y modelo de regresión logística. Los resultados revelan que el tipo de semilla define la adopción, existiendo un interés por tecnologías que permitan el control de la plaga, por lo cual estarían dispuestos a pagar hasta un 30% más del valor actual por esta. La metodología de presupuestos parciales evidenció un efecto económico positivo en los diferentes escenarios planteados. Se concluyó que los pequeños productores de papa de los municipios analizados cuentan con un alto potencial socioeconómico para la adopción del paquete biotecnológico.

ABSTRACT The potato is affected by the attack of Tecia solanivora that causes losses of up to 80%. Genetically modified varieties and biocontrol agents, can be used for its control. This study aimed to determine the socioeconomic potential of small potato producers in the Cundiboyacense region for the adoption of these biotechnological strategies, through face-to-face surveys and the use of methodologies such as partial budgets and logistic regression model. The results reveal that the type of seed defines adoption, there being an interest in technologies that allow pest control, so they would be willing to pay up to 30% more of the current value for this. The methodology of partial budgets showed a positive economic effect in the different scenarios proposed. It was concluded that small potato producers in the municipalities analyzed have a high socioeconomic potential for the adoption of the biotechnology package.

Diseño in silico y evaluación funcional de genes semisintéticos que confieran tolerancia a fosfinotricina / In silico design and functional assessment of semisynthetic genes that confer tolerance to phosphinothricin

La tolerancia a herbicidas es una de las características más usadas en los cultivos GM, con resultados positivos para los agricultores y el ambiente. El punto de partida, es el desarrollo de casetes de expresión que expresen la característica de interés, inicialmente construidos mediante técnicas de biología molecular convencionales. Actualmente, con herramientas de bioinformática y biología sintética, es posible diseñar y probar el constructo in silico, para luego contratar su síntesis. Esta aproximación, permite optimizar la expresión mediante la modificación del uso codónico. En este trabajo se diseñaron y evaluaron en Nicotiana benthamiana versiones semisintéticas de genes que confieren tolerancia al herbicida fosfinotricina. Se realizó un análisis de libertad de operación, con el fin de asegurar que los constructos diseñados no violen derechos de propiedad intelectual en Colombia. Se obtuvieron dos casetes de expresión con libertad de operación, que expresan versiones del gen bar.

Herbicide tolerance is one of the features most used in GM crops, which has shown positive results for farmers and the environment. The starting point is the development of expression cassettes that express the characteristic of interest, they are initially constructed by standard molecular biology techniques. Currently, by bioinformatics and synthetic biology tools, it is possible to design and test the construct in silico, and then hire their synthesis. This approach allows optimizing expression by modifying the codon usage. In this work there were designed and evaluated semi-synthetic versions of genes in Nicotiana benthamiana, these genes confer tolerance to the herbicide phosphinothricin. It was made an analysis of freedom to operate in order to ensure that the designed constructs not violate intellectual property in Colombia. There were obtained two expression cassettes with freedom to operate, which express versions of the bar gene.

DISEÑO DE CASETES DE EXPRESIÓN QUE CONFIERAN TOLERANCIA A SEQUÍA Y A GLUFOSINATO EN MAÍZ (Zea mays) / Design of Expression Cassettes that Confer Drought and Glufosinate Tolerance to Maize (Zea mays)

Como primera aproximación en la obtención de una línea transgénica de maíz tolerante a sequía y al herbicida glufosinato de amonio, se seleccionaron genes y elementos reguladores para el diseño in silico de casetes de expresión, a través del análisis de literatura científica y bases de datos de genes y patentes. Las secuencias génicas fueron modificadas con base en el criterio de uso codónico del maíz para optimizar su expresión. Los casetes de expresión diseñados con el software DNA 2.0., fueron sintetizados por una empresa especializada. La presencia del transgen y la expresión a nivel de mARN fue demostrada mediante PCR y RT-PCR en la planta modelo Nicotiana benthamiana transformada vía Agrobacterium tumefaciens. Un ensayo preliminar in vitro en condiciones simuladas de sequía en medio MS con PEG (PM 6000)10 % no demostró incremento notorio en la tolerancia de las plántulas transformantes, posiblemente debido a que el uso codónico del diseño no favorece la expresión génica en la planta modelo.

As a first approach in obtaining a transgenic drought and glufosinate ammonium tolerant maize line, genes and regulatory elements for the in silico design of the expression cassettes were selected through analysis of scientific literature and databases of genes and patents. Gene sequences were modified based on the criterion of maize codon usage to optimize their expression. The constructs designed with DNA 2.0 Software, were synthesized by a specialized company. The presence of the transgene and the expression of mRNA was demonstrated by PCR and RT-PCR in the model plant Nicotiana benthamiana transformed via Agrobacterium tumefaciens. A preliminary experiment in vitro under simulated drought conditions in MS medium with 10 % PEG (PM 6000) showed no noticeable increase in drought tolerance of the transformants, possibly because the codon usage of the design does not promote gene expression in the model plant.

Detección de proteínas transgénicas en harinas de maíz comercializadas en Bogotá, Colombia / Detection of transgenic proteins in maize flour marketed in Bogotá, Colombia

Objetivo Detectar la presencia o ausencia de proteínas transgénicas derivadas de cultivos genéticamente modificados (GM) en harina de maíz comercializadas en Bogotá D.C., Colombia. Métodos Se evaluaron 11 protocolos de extracción de proteína total en 17 harinas pre-cocidas, dos no cocidas y tres controles positivos. Posteriormente, se determinó la presencia de 7 proteínas transgénicas (CP4EPSPS, Cry1Ab, Cry1Ac, Cry1F, Cry2A, Cry34Ab1 y Cry3Bb1) utilizando kits de ELISA comerciales. Resultados Se determinó que el mejor protocolo de extracción de proteína total fue el buffer con Tritón X-100, con el que se obtienen concentraciones de proteína mayores a 0,5 mg/g de harina y no genera interferencia con la técnica de ELISA. Se detectaron cuatro proteínas transgénicas: CP4EPSPS, Cry1F, Cry1Ab y Cry34Ab1 en harinas pre-cocidas y sin pre-cocción, con porcentajes que varían entre el 20 y 100 %. Conclusión Siete de las 19 harinas de maíz evaluadas contienen trazas de proteínas transgénicas (B2,B8,A3,O3,O1,C1 y C2), que confieren resistencia a lepidópteros o coleópteros y tolerancia al herbicida glifosato (CP4EPSPS, Cry1Ab, Cry1F, Cry34Ab1 y Cry3Bb1), todos los eventos detectados están aprobados para el consumo humano en Colombia según el Ministerio de Salud y Protección Social.(AU)

Objective To detect the presence or absence of transgenic proteins derived from GM crops in maize flour marketed in Bogota D.C., Colombia. Methods 11 extraction protocols for total protein were evaluated in 17 precooked flour, two uncooked and three positive controls. Subsequently, the presence of 7 transgenic proteins (CP4-EPSPS, Cry1Ab, Cry1Ac, Cry1F, Cry2A, Cry34Ab1 and Cry3Bb1) using commercial ELISA kits was determined. Results It was determined that the best protocol for total protein extraction was buffer with Triton X-100, which allowed obtaining protein concentrations greater than 0.5 mg per gram of flour and does not generate interference with the ELISA technique. Four transgenic proteins were detected: CP4EPSPS, Cry1F, Cry1Ab and Cry34Ab1 in precooked and uncooked flour with percentages varying between 20 and 100 %. Conclusion Seven of the 19 maize flours contain traces of transgenic protein (B2,B8,A3,O3,O1,C1 and C2) that provide resistance to lepidopterans and coleopterans, and tolerance to glyphosate herbicide, (CP4EPSPS- Cry1Ab, Cry1F, Cry34Ab1 and Cry3Bb1). All detected events are approved for human consumption in Colombia, according to the Ministry of Health and Social Protection.(AU)

Aproximación al estudio de libertad de operación para una línea transgénica de arroz en Colombia / Aproach study of freedom to operate for transgenic line rice in Colombia

El desarrollo de una variedad genéticamente modificada (GM) es un reto científico y legal, tanto por las técnicas de ingeniería genética, como por los derechos de propiedad intelectual (DPI) implicados. Se realizó una aproximación al análisis de libertad de operación para una línea GM derivada de una variedad colombiana de arroz, que exprese una versión optimizada del gen cry1Ac, con el propósito de procurar su liberación comercial en Colombia. Para ello, se efectuó una deconstrucción de la innovación, con la cual se determinaron los elementos potencialmente protegibles por DPI, sobre los cuales se efectuaron búsquedas de patentes y solicitudes de patentes en el contexto nacional e internacional, en bases de datos de acceso público. Se encontraron 59 patentes y solicitudes de patentes en el escenario internacional. En la Superintendencia de Industria y Comercio de Colombia (SIC) se encontraron tres solicitudes de patentes que pueden incidir en la libertad de operación para esta innovación. Se concluye que es alta la posibilidad de desarrollar una línea GM de arroz que exprese el gen cry1Ac sin afectar interés de terceros, siempre y cuanto se cree para comercializarla en el país.

The development of a genetically modified variety (GM) is a scientific and legal challenge, by genetic engineering techniques used and the intellectual property rights (IPR) involved. Approximate analysis of freedom of operation for a GM line derived from a Colombian rice variety, express an optimized version of the cry1Ac gene; in order to pursue their commercial release in Colombia was made. To do this, a deconstruction of innovation, which potentially protectable elements DPI on which patent searches and patent applications were made in the national and international context, databases were determined public access was performed. 59 patents and patent applications were found in the international arena. The Superintendency of Industry and Trade of Colombia (SIC) three applications for patents that may affect the freedom of operation for this innovation were found. It is concluded that the higher the possibility of developing a GM rice line expressing cry1Ac gene without affecting the interest of third parties , as long as it is done in the country to commercialize.

La ingeniería gnnética de plantas en Colombia: un camino en construcción / Genetic Engineering of Plants in Colombia: A Road Under Construction

Se reportan en Colombia trabajos en el desarrollo de líneas genéticamente modificadas (GM) de arroz, yuca, algodón, papa, caña de azúcar, café, maíz, soya, estevia y crisantemo, por parte de cinco centros de investigación (CIAT, CENICAÑA, CENICAFE, CIB, CORPOICA) y tres universidades (Universidad Nacional de Colombia, Universidad Javeriana, Universidad de Antioquia). Para llegar a la liberación comercial de variedades GM, se requiere de verdaderas políticas públicas en ciencia y tecnología, que den financiación suficiente y oportuna, así como resolver problemas con la maraña de patentes que limitan o impiden el desarrollo de innovaciones biotecnológicas, además de con el paquete regulatorio, que incrementa significativamente los costos de desarrollo.

Here in Colombia have been reported efforts on the development of genetically modified (GM) crops, like: rice, cassava, cotton, potato, sugar cane, coffee, corn, soy, stevia and chrysanthemum, by five research center (CIAT, CENICAÑA, CENICAFE, CIB, CORPOICA) and three universities (Universidad Nacional de Colombia, Universidad Javeriana, Universidad de Antioquia). To get to the commercial release of GM varieties, real public policies on science and technology are needed, giving sufficient and timely funding, as well as to solve problems with the tangle of patents that limit or prevent the development of biotechnological innovations, and it is also required suffice funding to go through the regulatory issues, which significantly increase the cost of those developments.

Optimization of an in vitro regeneration system for colombian indica rice varieties / Optimización de un sistema in vitro de regeneración para variedades colombianas de arroz indica

In order to optimize an in vitro regeneration system for colombian rice varieties, the amount of plant regulators used for each step of the process was modified, together with other factors such as seed position and time of exposition to plant regulators. Modification of 2,4-D concentration during callus induction and coculture has a negative effect on regeneration potential. However, it is possible to increase the amount of produced calli by modifying the position in which the seed is placed on the culture medium. Moreover, a longer callus induction time decreased the regeneration percentage. During the regeneration step, for FEDEARROZ 2000 variety, a combination of 1,0 mg/l g/l mg/l of naftalenacetic acid + 4,0 mg/l g/l mg/l of kinetin increases the regeneration percentage, without increasing the amount of abnormal shoots and without decreasing their size. For FEDEARROZ 50 variety, the best combination of plant regulators is 0,5 mg/l g/l mg/l of naftalenacetic acid + 2,0 mg/l g/l mg/l of kinetin.

Para optimizar un sistema de regeneración in vitro de variedades colombianas de arroz, se modificaron las concentraciones de los reguladores utilizados a lo largo de cada etapa del proceso de cultivo, junto con otros factores como la posición de siembra de la semilla y el tiempo de exposición a los reguladores. Se encontró que la modificación de la concentración de 2,4-D para las etapas de inducción de callo y cocultivo repercute de forma negativa en la regeneración. Por otra parte, es posible incrementar el porcentaje de formación de callo cambiando la posición de siembra de la semilla. Adicionalmente, un mayor tiempo de formación de callo provocó una disminución del porcentaje de regeneración. En la etapa de regeneración, para la variedad FEDEARROZ 2000 se encontró que una combinación de 1,0 mg/l g/l mg/l de ácido naftalenacético + 4,0 mg/l g/l mg/l de kinetina aumenta el porcentaje de regeneración, sin incrementar la cantidad de brotes anormales y sin disminuir de forma considerable el tamaño de los brotes. Para la variedad FEDEARROZ 50, la mejor combinación de reguladores durante la regeneración es de 0,5 mg/l g/l mg/l de ácido natfalenacético + 2,0 mg/l g/l mg/l de kinetina.

Estudio de libertad de operación para una línea genéticamente modificada de papa (Solanum tuberosum L. ) / Study of freedom to operate for a genetically modified potato (Solanum tuberosum L. ) line

Durante el desarrollo de los productos biotecnológicos son utilizados materiales y procesos, que pueden estar protegidos por derechos de propiedad intelectual. Para evitar problemas legales en su comercialización, se deben realizar estudios de libertad de operación. Este estudio se realizó sobre una línea genéticamente modificada (GM) de papa (Solanum tuberosum L.) derivada de la variedad Pastusa Suprema, que expresa el gene Cry1Ac de Bacillus thuringiensis, desarrollada por la Corporación de Ciencias Biológicas y la Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. El punto de partida, fue la deconstrucción del producto, cuyo resultado fue la lista de materiales y procesos usados en el desarrollo del producto. Se buscaron en bases de datos nacionales e internacionales de acceso público, las solicitudes de patentes y patentes relacionadas. En el nivel internacional, se encontraron cuatro solicitudes de patentes y dieciocho patentes relacionadas, la mayoría de las cuales, no han sido solicitadas en Colombia. En el nivel nacional, se encontraron 13 solicitudes de patentes, que han caducado, han sido negadas, abandonadas, desistidas, o están en requerimiento. Se encontró que la variedad tiene registro comercial, pero no título de obtentor. También se examinaron documentos de las instituciones participantes, que contuvieran cláusulas sobre propiedad intelectual, y otros documentos de interés, como los acuerdos de transferencia de materiales (ATM). Se concluye que la libertad de operación puede estar afectada más por problemas detectados en los ATM y en la complejidad de los acuerdos interinstitucionales suscritos, que por los derechos de propiedad intelectual.

During the development of biotechnological products, some materials and processes are used, which can be protected by intellectual property rights (IPR's). In order to avoid legal problems related to their marketing, freedom-to-operate studies need to be done. This study was made on a genetically modified (GM) potato (Solanum tuberous L.) derived from variety "Pastusa Suprema", which expresses the gene cry1Ac from Bacillus thuringiensis, developed by Corporation for Biological Research (Corporación para Investigaciones Biológicas - CIB) and National University of Colombia at Medellín (Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín). The starting point was the deconstruction of the product, whose result was the list of materials and processes used in the development of the new product. Patents and related applications were searched in national and international databases. At the international level, four applications and eighteen patents were found, most of which have not been applied for in Colombia. At the national levee, thirteen applications were found, which have expired, have been denied, abandoned, desisted or are currently on request. The plant variety has commercial registration but not breeder's certificate. Documents of the partaker institutions with IP clauses and other documents of interest, such as Material Transfer Agreements (ATM), were examined. It can be concluded that the freedom to operate might be affected for issues related to the ATMs and to the complexity of inter-institutional agreements, rather than for intellectual property rights.

Tolerancia al aluminio en especies vegetales: mecanismos y genes / Aluminum tolerance: mechanisms and genes / Tolerância ao alumínio em espécies vegetais: mecanismos e genes

Un problema para la producción agrícola en la Orinoquia colombiana, son los 4,5 millones de hectáreas con altos contenidos de aluminio. Genotipos de diferentes especies presentan niveles de tolerancia a través de diversos mecanismos, las vías de señalización también pueden diferir, por lo que no se cuenta con un modelo único. Algunas de las moléculas comunes que participan en la respuesta de tolerancia se determinaron. Para identificar genes candidatos a utilizar en el desarrollo de cultivares tolerantes al aluminio, se consultó artículos científicos publicados entre 1987 y 2013. Mediante el reporte de uso de técnicas convencionales de hibridación, mutación, selección asistida por marcadores moleculares y transferencia de genes, se obtuvieron datos de materiales tolerantes evidenciándose mecanismos moleculares para tolerancia al aluminio. Se encontraron reportados genes total y parcialmente caracterizados, con uso potencial en ingeniería genética y en selección asistida por marcadores, para la obtención de genotipos tolerantes al aluminio.

Agricultural production in the Colombian Orinoco is affected by the high aluminum content found in 4.5 million hectares. Genotypes of different species have acquired different levels of tolerance and signaling pathways through various mechanisms, making a single model impossible. Some of the molecules commonly involved in the tolerance response have already been identified. To identify candidate genes to produce aluminum-tolerant cultivars, we consulted scientific articles published between 1987 and 2013. We obtained data of aluminum-tolerant materials and molecular mechanisms for tolerance through reports of techniques using hybridization, mutation, molecular marker-assisted selection and gene transfer. We found several reports on wholly or partially characterized genes with potential use in genetic engineering and in marker assisted selection to obtain aluminum tolerant genotypes.

Um problema para a produção agrícola no Orinoco da Colômbia, são os 4,5 milhões de hectares com alto teor de alumínio. Genótipos de diferentes espécies apresentam tolerância através de diferentes mecanismos, as vias de sinalização também podem ser diferentes, de modo que não existe um modelo único. Algumas das moléculas comuns envolvidas na resposta da tolerância foram determinadas. A fim de identificar genes candidatos para uso no desenvolvimento de cultivos tolerantes ao alumínio foram consultados artigos científicos publicados entre 1987 e 2013. Por meio de técnicas convencionais que utilizam a hibridização, mutação, seleção assistida por marcadores moleculares e de transferência de genes, obtiveram-se dados de materiais tolerantes e se evidenciou mecanismos moleculares para tolerância ao alumínio. Encontraram-se reportados vários genes total e parcialmente caracterizados, com uso potencial na engenharia genética e na seleção assistida por marcadores, para a obtenção de genótipos tolerantes ao alumínio.

STUDY OF GENE FLOW FROM GM COTTON (Gossypium hirsutum) VARIETIES IN "EL ESPINAL" (TOLIMA, COLOMBIA) / Estudio del flujo de genes desde variedades GM de algodón (Gossypium hirsutum) en El Espinal (Tolima, Colombia)

In 2009, 4088 hectares of genetically modified (GM) cotton were planted in Tolima (Colombia), however there is some uncertainty about containment measures needed to prevent the flow of pollen and seed from regulated GM fields into adjacent fields. In this study, the gene flow from GM cotton varieties to conventional or feral cotton plants via seed and pollen was evaluated. ImmunostripTM, PCR and ELISA assays were used to detect gene flow. Fifty six refuges, 27 fields with conventional cotton and four feral individuals of the enterprise "Remolinos Inc." located in El Espinal (Tolima) were analyzed in the first half of 2010. The results indicated seed mediated gene flow in 45 refuges (80.4 %) and 26 fields with conventional cotton (96 %), besides pollen mediated gene flow in one field with conventional cotton and nine refuges. All fields cultivated with conventional cotton showed gene flow from GM cotton. Two refuges and two feral individuals did not reveal gene flow from GM cotton.

En el 2009 se plantaron 4088 hectáreas de algodón genéticamente modificado en el departamento de Tolima (Colombia), sin embargo, hay ciertas incertidumbres acerca de las medidas de contención necesarias para impedir el movimiento de polen y semillas desde los campos GM regulados, hacia los campos adyacentes de cultivos convencionales. En este estudio se evaluó el flujo de genes mediado por polen y semillas desde variedades GM hacia variedades convencionales o individuos ferales, en el cultivo del algodón. Para detectar el flujo de genes se utilizaron ImmunostripTM, PCR y ELISA. Cincuenta y seis refugios, 27 campos con algodón convencional y cuatro individuos ferales de la empresa "Remolinos S.A." localizada en El Espinal (Tolima) fueron analizados en el primer semestre de 2010. Los resultados indicaron presencia de plantas GM en 45 refugios (80,4 %) y 26 campos de algodón convencional (96 %), además de un flujo génico mediado por polen en un campo de algodón convencional y nueve refugios. En todos los campos cultivados con algodón convencional se evidenció flujo de genes desde algodón GM. Solo en dos refugios y en dos individuos ferales no se evidenció flujo de genes desde algodón GM.

La biotecnología de Bacillus thuringiensis en la agricultura / Bacillus thuringiensis biotechnology in agriculture

Bacillus thuringiensis es un bacilo Gram positivo que durante su fase de esporulación produce unainclusión parasporal, conformada por proteínas Cry con actividad biológica contra insectos-plaga. Gracias a estas proteínas Bacillus thuringiensis presenta toxicidad contra larvas de insectos-plaga de los órdenes Lepidóptera, Coleóptera y Díptera, entre otros. Además es amigable con el medioambiente, razones por la cuales se ha hecho común el uso y desarrollo de productos comerciales y plantas transgénicas a base de toxinas Cry en el sector agrícola. En esta revisión se describirá los aspectos más importantes de Bt y su aplicación como herramienta biotecnológica para el sector agrícola, con una consideración sobre bioensayos usando esta bacteria.

Bacillus thuringiensis (Bt) is a Gram-positive rod-shape bacterium that during its sporulation phase produces a parasporal inclusion formed by Cry proteins having biological activity against pest insects. Because of these proteins, Bt shows toxicity toward pest insect larvae of Lepidoptera, Coleoptera and Diptera orders among others, besides of friendly with the environment, and for this reason Bt has a very common use for commercial products and transgenic plants with Cry protein basis in agriculture. In this review is described the most important Bt factors and their application as biotechnological tool in agrobusiness, considering Bt bioassays.

Bacillus thuringiensis: en el manejo del agente de la pudrición blanda de la papa Erwinia carotovora / Bacillus thuringiensis control of the potato soft rot Erwinia carotovora

En Colombia el cultivo de papa es el cuarto en importancia en la economía del país, y su producción alcanza las 300 millones de toneladas aproximadamente. Erwinia carotovora es una bacteria Gram negativa, anaeróbica facultativa causante de la pudrición blanda de la papa, puede llegar a generar hasta el 100% de daño en la cosecha, lo cual ocasiona grandes pérdidas económicas. Se ha establecido que la bacteria Bacillus thuringiensis es capaz de suprimir la virulencia de E. caratovora debido a que produce N-acil-homoserina-lactonasa, una potente enzima que degrada de N-acil-homoserinolactonas, que son indispensables en el mecanismo de quorum-sensing de E. caratovora. Esta circunstancia, puede ser una alternativa importante para el control de la enfermedad de la pudrición blanda de la papa. Considerando lo anterior, en este artículo se describe el proceso que emplea la bacteria Bacillus thuringiensis para inhibir la actividad de E. caratovora.

In Colombia the potato crop is the fourth in importance in the economy of the country, its production reached 300 million tons. Erwinia carotovora is a Gram-negative bacterium, facultative anaerobic which causes the soft rotting of the potato; it can potentially generate up to 100% damage in the crop, which causes large economic losses. It has been established that the bacterium Bacillus thuringiensis is able to suppress the virulence of E. caratovora because it produces N-acyl-homoserine-lactonasa, a powerful enzyme that degrades of N-acyl-homoserinolactonas, which are indispensable in the quorum-sensing mechanism of E. caratovora. This can be an important alternative for the control of the disease of the soft rotting of the potato. Considering the above, this article describes the process used by the bacterium B. thuringiensis to inhibit the activity of E. caratovora.

Métodos y usos agrícolas de la ingeniería genética aplicada al cultivo del arroz / Methods and agricultural uses of genetic engineering applied to rice crop

En biotecnología de arroz se han logrado avances en transformación genética, con importantes resultados en el mejoramiento genético de variedades elite de las subespecies japónica e índica. Con el propósito de revisar los métodos y los usos agrícolas de la ingeniería genética aplicada al cultivo del arroz, se usaron varias palabras claves en idioma inglés en algunas de las bases de datos de revistas científicas indexadas, disponibles en el Sistema Nacional de Bibliotecas de la Universidad Nacional de Colombia (SINAB), seleccionando documentos publicados entre 2000 y 2011. La base de esta revisión inicial, se complementó con artículos publicados en fechas anteriores, que se consideraron relevantes, debido a que implicaban cambios metodológicos importantes. Desde que se logró producir la primera planta transgénica de arroz a finales de los 80´s, varios protocolos para la transferencia de genes se han empleado con éxito logrando la modificación genética de más de 60 cultivares de arroz. Para ello se han empleado sistemas de transformación tanto directos como indirectos. Se han realizado modificaciones de rasgos importantes en el cultivo, tales como la resistencia a factores bióticos (insectos, hongos, bacterias, virus, nematodos), tolerancia a factores abióticos (salinidad, sequía, altas y bajas temperaturas, inmersión), y mejoramiento de características agronómicas (calidad nutricional, rendimiento, uso de nutrientes, tolerancia a herbicidas).

In rice biotechnology advances have been made in genetic transformation, with significant results in breeding elite varieties of japonica and indica subspecies. In order to review the methods and agricultural uses of genetic engineering applied to rice, calves were used several words in English in some of the databases of scientific journals available in the National Libraries National University of Colombia (SINAB), selecting papers published between 2000 and 2011. Based on this initial review, it addition to some articles published at earlier dates, which were considered relevant because they involved significant methodological changes. Since it was able to produce the first transgenic rice plant in the late 80's, several protocols for gene transfer have been used successfully achieving the genetic modification of more than 60 rice cultivars. For this transformation systems have been used both direct and indirect. There have been significant changes in the crop traits such as resistance to biotic (insects, fungi, bacteria, viruses, nematodes), tolerance to abiotic (salinity, drought, high and low temperatures, immersion), improved features agronomic (nutritional quality, yield, nutrient use, herbicide tolerance).

Cultivos transgnnicos:: entre los riesgos biolóicos y los beneficios ambientalles y económicos / Gm Crops:: Between Biological Risk and Environmental and Economics Benefits

Los cultivos transgénicos, biotecnológicos o genéticamente modificados (GM) son el resultado de la aplicación de la tecnología del ADN recombinante en agricultura. Este tipo de organismos se constituyen con la transferencia de genes foráneos (transgenes) de cualquier origen biológico (animal, vegetal, microbiano, viral) al genoma de especies cultivadas de plantas. Los cultivos GM se utilizan en el mundo desde 1996 y en diciembre de 2010 se llegó a mil millones de hectáreas, sembradas en todo el periodo. En solo el pasado año 2010 se sembraron 148 millones de hectáreas, cultivadas por 15,4 millones de agricultores en 29 países. Los cultivos GM que se usan en agricultura global son principalmente soya, algodón, maíz y colza, que expresan transgenes derivados de bacteria y que confieren resistencia a insectos lepidópteros (RIL) o, tolerancia a algunos herbicidas (TH) como glifosato y glufosinato de amonio. Las primeras variedades transgénicas contenían solo un transgen de interés, o evento simple, mientras que las variedades actuales expresan varios transgenes, o eventos apilados, que en algunos casos confieren resistencia a diferentes especies de insectos lepidópteros y coleópteros, así como tolerancia a dos tipos diferentes de herbicidas. Para el año 2009 se sembraron en Colombia, 18.874 hectáreas de cultivos GM de algodón, 16.793 hectáreas de cultivos GM de maíz, y cerca de cuatro hectáreas de cultivos GM de clavel y rosas. Maíz y algodón se sembraron en los departamentos de Sucre, Cesar, Córdoba, Huila y Tolima. Solo maíz en los departamentos de Antioquia, Valle del Cauca, Meta, Cundinamarca y Santander, y clavel y rosas en el departamento de Cundinamarca. Las variedades transgénicas de maíz y algodón, expresan características RIL y TH, como eventos simples o como eventos apilados. En el caso de clavel y rosa, se trata de genotipos que expresan color azul. Desde la academia se ha tratado de organizar el debate sobre la adopción de los cultivos GM, alrededor del análisis ponderado de los riegos biológicos y beneficios ambientales y económicos. Los riesgos biológicos se definen por los posibles efectos negativos sobre consumidor humano o ambiente en que se liberan. Los beneficios ambientales tienen que ver con los efectos de la reducción en el uso de agroquímicos (insecticidas y herbicidas), y beneficios económicos con la reducción en las pérdidas debidas al ataque de insectos y a la competencia de malezas, así como a la reducción de costos de producción.

The transgenic crops were the result of the application of recombinant DNA technology in agriculture. These crops were developed by transfer of foreign genes (transgenes) from any biological origin (animal, plant, microbial, viral) to the genome of cultivated species of plants. The crops genetically modified (GM) have been used in the world since 1996; up to December 2010 they counted to a billion hectares planted throughout the period. In just the past year 2010 148 million hectares were planted, grown by 15.4 million farmers in 29 countries. GM crops that are used in global agriculture are mainly soybean, cotton, corn and canola, which express transgenes derived from bacteria, and confer resistance to lepidopteran insects (ILR) or herbicide tolerance (HT; glyphosate and glufosinate ammonium). The first transgenic varieties containing only a single transgene, or simple event, while the current varieties express several transgenes, or stacked, confereing resistance to different species of Lepidoptera and Coleopteran insects and tolerance to two different herbicides. In 2010 were planted in Colombia, 18.874 hectares of GM cotton, 16.793 hectares of GM corn, and 4 hectares of GM carnations and GM roses. GM corn and GM cotton were planted in Sucre, Cesar, Cordoba, Huila and Tolima. GM corn was planted in Antioquia, Valle del Cauca, Meta, Cundinamarca and Santander. Carnations and roses were planted in Cundinamarca. GM maize and GM cotton expressing ILR and HT features, as simple events or stacked. In the case of GM carnation and GM roses, these genotypes that express the color blue. Academia has tried to organize the debate on the adoption of GM crops around the analysis of biological risks and environmental vs environmental and economic benefits. Biological hazards are defined by the possible negative effects on human consumers or negative effects on the environment. The environmental benefits are related to reduce use of agrochemicals (insecticides and herbicides), and the economic benefits from the reduction in losses due to insect and weed competition to reduction of production costs.

Concentración mínima inhibitoria de higromicina B en callos embriogénicos de arroz -Oryza sativa L / Minimum inhibitory concentration of higromycin B in rice embryogenic calli -Oryza sativa L

Uno de los elementos imprescindibles en la ingeniería genética de plantas es un sistema de selección eficiente. El propósito de este trabajo fue evaluar la sensibilidad al marcador de selección higromicina B, de callos embriogénicos obtenidos a partir del escutelo de semilla de tres variedades colombianas de arroz (FEDEARROZ 2000, FEDEARROZ 50 y FEDEARROZ 369). Además, se validó la respuesta de estas variedades al protocolo de regeneración empleado. Se probaron cuatro concentraciones del antibiótico (25 mg/L, 50 mg/L, 75 mg/L y 100 mg/L) más un control sin higromicina B. Los resultados obtenidos mostraron que una concentración de 50 mg/L de antibiótico en el medio de regeneración es adecuada para la selección. Con esta concentración se impide la formación de brotes, aunque los callos no mueren completamente. Por otra parte, se estableció que el protocolo de regeneración utilizado es de baja eficiencia y, por consiguiente, es necesario optimizarlo para poder usarlo en procesos de ingeniería genética de cultivares colombianos de arroz.

An efficient selection system is one of the most important elements of plant genetic engineering. The purpose of this study was to evaluate the sensitivity of scutellum-derived embriogenic calli obtained from three colombian rice varieties (FEDEARROZ 2000, FEDEARROZ 50 and FEDEARROZ 369), to the selection marker hygromycin B. Aditionally, the response of these varieties to the regeneration protocol was measured. Four antibiotic concentrations were tested (25 mg/L, 50 mg/L, 75 mg/L and 100 mg/L) plus one control without hygromycin B. The results show that 50 mg/L of antibiotic in the regeneration medium is adequate for selection. This concentration prevents the formation of shoots, though the calli do not die. It was also established that the regeneration protocol is a low-efficiency system and it needs to be improved, in order to use it for colombian rice genetic engineering.

Efecto ambiental de agroquímicos y maquinaria agrícola en cultivos transgénicos y convencionales de algodón / Environmental effects of agrochemicals and agricultural machinery in transgenic and conventional crops cotton

La producción de alimentos se basa en el uso de diferentes tecnologías agrícolas, que pueden derivar en conflictos entre medioambiente y agricultura. Es significativo estudiar el impacto ambiental de las nuevas tecnologías aplicadas a la agricultura, la más importante de las cuales es la transgénesis. Este trabajo se realizó en la zona algodonera del municipio del Espinal, departamento del Tolima, para la cosecha de algodón del primer semestre de 2009, usando las metodologías de Brookes y Barfoot (2006) y Kovach y colaboradores (1992). Se estudió el efecto ambiental de la aplicación de agroquímicos y el uso de maquinaria agrícola en cultivos de algodón transgénico y convencional. Se recogió información mediante encuestas en veinte fincas productoras de algodón. El análisis de las encuestas se realizó de forma descriptiva, determinando diferencias de tipo cuantitativo y cualitativo para los predios que utilizan la tecnología convencional o la tecnología transgénicas (doble gen, Bt/RR), para luego realizar una correlación con el “Enviromental Index Quotient” (EIQ). No se encontraron diferencias entre el EIQ de campo de las dos tecnologías, aunque la tecnología transgénica tiene ventajas ambientales en el control de algunas plagas de lepidópteros. En relación con el uso de maquinaria agrícola, se encontró que la tecnología convencional genera menor liberación de CO2, gas de efecto invernadero. La metodología de Brookes y Barfoot puede adaptarse para estudios comparativos de tecnologías agrícolas en países tropicales.

Food production is based on the use of various agricultural technologies, which can lead to conflicts between environment and agriculture. It is important to study the environmental impact of new technologies applied to agriculture, the most important of which is transgenesis. This work was carried out in the cotton belt of the town of Espinal, Tolima Department for the cotton crop in the first half of 2009, through methodologies Brookes & Barfoot (2006) and Kovach et al (1992). We studied the environmental impact of pesticide application and use of agricultural machinery for cultivation of transgenic and conventional cotton. Information was collected through surveys of 20 farms producing cotton. The analysis of the survey was conducted descriptively, by determining differences in quantitative and qualitative for the sites that use conventional technology, and transgenic (Bt gene and double RR / RR), and then make a correlation with the Environmental Index Quotient (EIQ). No differences were found between the fields EIQ the two technologies, although transgenic technology has environmental advantages in the control of some lepidopteran pests. In connection with the use of agricultural machinery, was found to conventional technology generates less release of CO2, greenhouse gas. The Brookes and Barfoot methodology could be adapted in comparative studies of agricultural technologies in tropical countries.

EXPRESIÓN DE LA PROTEÍNA Cry1Ac EN TEJIDOS DE LÍNEASTRANSGÉNICAS DE PAPA (Solanum tuberosum spp. ANDÍGENA)VAR. DIACOL CAPIRO. / Cry1Ac Protein Expression in Tissues of Potato (Solanumtuberosum spp. Andígena) Transgenic Lines Var. Diacol Capiro

La papa (Solanum sp.) es el cuarto producto alimenticio más importante en el mundo. En Colombia anualmente se producen alrededor de 2,8 millones de toneladas, sirviendo como sustento económico a 90.000 familias. En el país, Tecia solanivora genera el mayor impacto económico en el cultivo con pérdidas de hasta el 100% en la producción de tubérculos. El fitomejoramiento vía introducción de genes Cry, que codifican para cristales proteicos insecticidas, constituye una alternativa para reducir el ataque de insectos en cultivos de interés comercial. En este trabajo se caracterizó la inserción, transcripción y expresión del gen Cry1Ac en diferentes tejidos y en tres etapas del desarrollo para dos líneas transgénicas de Solanumtuberosum spp. andígena variedad Diacol Capiro generadas previamente por transformación con Agrobacteriumtumefaciens. La caracterización se realizó a través de técnicas de PCR, RT-PCR y ELISA. Se corroboró la inserción y transcripción del gen utilizando primers que amplificaron una banda específica de 766pb para Cry1Ac. Los niveles de expresión de la proteína llegaron a ser mayores a 45µg/g y no mostraron diferencias significativas entre las líneas analizadas, ni entre las tres etapas del desarrollo. No se evidenciaron diferencias significativas entre las líneas transgénicas con respecto al control al hacer un análisis de algunas características fenotípicas relevantes. Los resultados encontrados sugieren la realización de seguimientos y ensayos de bioseguridad sobre este material, ya que los altos niveles de expresión en todos los tejidos analizados, pueden afectar a organismos no blanco.

The potato plant is the fourth most important crop in the world. In Colombia around 2.8 million tons are produced annually economically supporting 90000 families. In the country, the major economic impact in the crop is caused by Tecia solanivora that originates loses up to 100% in the tuber production. The genetic plant breeding related to the introduction of Cry genes which codify insecticidal crystal proteins is an alternative for reducing the insect attack in commercial crops. In this work, the insertion, transcription and expression of Cry1Ac gen was characterized in different tissues and three development stages of two transgenic lines of Solanum tuberosum variety Diacol Capiro that were previously transformed by Agrobacterium tumefaciens method. The characterization was realized by PCR, RT-PCR and ELISA techniques. The gen insertion and transcription was confirmed using primers for Cry1Ac gen that amplified a specific band of 766 bp. The protein expression levels were higher than 45 µg/g and were not significantly different between the analyzed lines nor the three development stages. Furthermore, taking into account some relevant phenotypic features, no significant differences were found between transgenic lines and controls. The results suggest that monitoring and biosecurity assays are necessary with this vegetal material because their high level expression inside all the tissues analyzed that could affect non-targeted insects.

Estado actual dll acceso a recursos genéticos e Colombia por parte de los gruppos de investigación registrados en colciencias. / Current Situation of Genetic Resources Access in Colombia by Research Groups Registered in Colciencias

El acceso a los recursos genéticos por parte de los grupos de investigación en Colombia se evaluó mediante la revisión de sus proyectos de investigación reportados en la base de datos nacional GrupLAC de Colciencias, hasta diciembre de 2008, con el fin de hacer una aproximación al estado del acceso a los recursos genéticos en el país. Del total de grupos revisados un 13,7% tienen acceso a recursos genéticos. Los grupos de investigación trabajan con un total de 252 especies diferentes que comprenden plantas, animales, bacterias, hongos y virus. En cuanto al origen del material, un 61% se encuentra en con-diciones in situ y un 33% en condiciones ex situ. La mayor parte de las técnicas utilizadas en las investigaciones son moleculares (76%). Las instituciones que tienen grupos de investigación que trabajan en proyectos relacionados con acceso a recursos genéticos se agruparon en 10 categorías dentro de las cuales se destacan las universidades tanto privadas (29%) como públicas (39%), así como los centros de investigación de carácter privado (12%). Por otro lado, es muy bajo el porcentaje (1,0%) de proyectos de investigación cuyos resultados pueden llegar a tener un potencial de comercialización, ya que del total de 595 proyectos para los que se ha encontrado evidencia de acceso a recursos genéticos, solo seis proyectos han generado resultados protegibles por patentes. Ninguno de los proyectos examinados tiene contrato de acceso a recursos genéticos.

The Access to genetic resources by research groups in Colombia was assessed through checking their investigation projects that have been reported in the Colciencias national database GrupLAC. This inspection was realized in order to make and approach to the current genetic resources access status in the country. From the whole groups considered, 13.7% make genetic resources access. The research groups worked with 252 different species including plants, animals, bacteria, fungi and viruses. Regarding material source, 61% was taken from in situ conditions and 33% from ex situ conditions. The most part of the techniques used in research projects are molecular techniques (76%). The institutions that have research groups were gathered in 10 categories, among which private (29%) and public (39%) universities must highlight. On the other hand, is very low the percentage (1.0%) of investigation projects with a marketing potential. From the whole 595 projects, only six have generated patent protected results. None of the projects reviewed have agreement in access to genetic resources.

La selección nauural y los cultivos transgénicos: ¿un hiato darwinisaa? / Natural Selection and Transgenic Crops: A Darwinian Hiatus?

En diciembre de 2008, se reportaron 125 millones de hectáreas de variedades transgénicas de soya, maíz, algodón y canola, sembradas en 23 países de los cinco continentes. Estas variedades fueron transformadas con genes de origen procariote, que les confieren la capacidad de resistir el ataque de insectos lepidópteros o tolerar dosis comerciales de herbicidas. Desde el inicio de la ingeniería genética, se ha planteado la pregunta de si estos organismos, liberados de manera masiva en los agroecosistemas, pueden causar efectos ambientales negativos en el mediano plazo, o efectos evolutivos desastrosos en el largo plazo. Una manera de analizar este problema, es considerar si pueden escapar a la selección natural darwinista, por el hecho de haberse introducido genes foráneos mediante manipulación humana. Para ello, se estudia la literatura disponible sobre el flujo de genes, desde los cultivos modificados hacía sus parientes silvestres estrechamente relacionados. Existe evidencia empírica de la hibridación entre materiales mejorados por métodos convencionales (hibridación, retrocruces, selección) o biotecnológicos (transferencia de genes foráneos) y parientes silvestres estrechamente relacionados. En todo caso, los efectos de estas hibridaciones dependen de la interacción entre el gen transferido y la planta silvestre pariente de la planta hospedera, en el ecosistema particular en que ocurra. El mayor efecto ambiental y evolutivo, es el resultado de la introgresión del transgen en el pariente silvestre, proceso que implica la estabilización del transgen en el genoma hospedero, resultado de sucesivas generaciones de hibridación y retrocruce. La introgresión depende más de la naturaleza del gen, y del lugar que ocupa en el genoma donante, que del mecanismo de introducción en dicho parental. No se han reportado efectos negativos sobre la diversidad genética de las especies transformadas, ni sobre el ambiente o los consumidores. En el contexto de la evidencia analizada, parecería que los cultivos transgénicos no escapan a la selección natural darwinista, sin embargo es muy temprano en términos evolutivos para llegar a una conclusión sobre este asunto.

In December 2008, 125 million hectares of transgenic varieties of soybean, corn, cotton and canola, were reported planted in 23 countries on five continents. These varieties were transformed with genes of prokaryote origin, rendering them resistant to lepidopteran insects attack or toleratant to commercial herbicides. Since the beginning of genetic engineering, the question whether mass release of these crops in agroecosystems, can cause either negative environmental effects in the medium term or evolutionary effects in the long term, has been raised. One way of analyzing this problem is to consider whether they can escape Darwinian natural selection, because foreign genes have been introduced through human manipulation. To this end, I study the available literature on gene flow from modified crops to their wild closely related relatives. There is empirical evidence of hybridization between improved materials, by both conventional methods (hybridization, backcross, selections) and biotechnological (transfer of foreign genes), and closely related wild relatives. In any case, the effects of these hybrids depend on the interaction between the transferred gene and the wild relative, the particular ecosystem in which it occurs. The biggest environmental and evolutionary impact is the result of introgression of a transgene in the wild relative, a process that involves stabilization of the transgene in the host genome, as a result of successive generations of hybridization and backcrossing. The introgression depends more upon the nature of the gene and its localization in the donnor s genome, than on the mechanism of introduction. No negative effects on the genetic diversity of species genetically modified, have been reported, neither on the environment or consummers. In the context of the evidence discussed, it appears s if genetic modified crops do not escape Darwinian natural selection, however it is very early in evolutionary terms to reach a conclusion on this matter.