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~ ACTUALIDAD Y PERSPECTIVA DE LA BIOTECNOL<x;IA 6 9
Luis GOmez Alpizar, M.Sc.
Laboratorio CUltivo de Tejidos,
Centro de Investigaciones Agron6micas,
Universidad de Costa Rica
Introducci6n
En los ultimos anos la biotecnologia ha despertado gran interes en los circulos academicos, gubernamentales y
empresariales de los paises industrializados. La misma ha sido presentada como una pro mesa de nuevas soluciones
y de oportunidades econ6micas. En el periodo 1985-1986 se invirtieron mas de US $ 3000 millones en investigaci6n
biotecno16gica en los mas diversos campos, incluidos la industria farmaceutica, la agroalimentaria, la quimica,
el sector energetico y otros (Redgrave, 1992).
Los paises en vias de desarrollo, sobre todo aquellos que poseen una buena base cientifica, confian en que la
aplicaci6n de las nuevas tecnologias, conduzca a incrementar los rendimientos, genere empleos , contribuya a
la sustituci6n de las importaciones y como un todo produzca un mejoramiento en la calidad de vida de sus
habitantes. Se piensa en la biotecnologia como una herramienta que puede ser utilizada para reducir la brecha
entre paises pobres y ricos.
La aplicaci6n de la biotecnologia a procesos productivos no ha mostrado, sin embargo, la celeridad deseada y
se espera que su influencia se haga sentir al final de la presente decada 0 a inicios del pr6ximo siglo. Los
sectores mas influenciados seran la agricultura, la ganaderia, la salud humana y los alimentos (Quintero, 1993).
V
En el presente trabajo se discutiran las aplicaciones de la biotecnologia en el sector agropecuario y su
utilizaci6n presente y futura en Costa Rica.
Definici6n y antecedentes de la biotecnologia
La biotecnologia puede definirse como "un con junto de tecnicas que permiten la utilizaci6n de seres vivos 0 parte
de estos para producir 0 modificar productos, mejorar plantas 0 animales 0 desarrollar microorganismos con
prop6sitos industriales y comerciales" (Avalos, 1990). Para conseguir estos objetivos se requiere el trabajo
de especialistas en bioquimica, biologia molecular, genetica, fitomejoramiento y fisiologia. Toda actividad
biotecno16gica es, por tanto, de caracter multidisciplinario y con una fuerte base cientifica. Algunas
definiciones de biotecnologia son explicitas al respecto, por ejemplo el Directorio Holandes para la Cooperaci6n
Internacional emplea la siguiente definici6n: "Biotecnologia es el uso integrado de la genetica molecular, la
bioquimica, la microbiologia y la tecnologia de procesos para suplir bienes y servicios, empleando
microorganismos, 0 celulas y tejidos de organismos superiores" (Broerse et aI, 1990).
De 10 anterior se deduce que la biotecnologia tiene dos componentes uno cientifico y otro econ6mico. Como ha
senalado Villalobos (1988) la biotecnologia tiene un origen y muchas veces un destino cientifico; pero no debe
excluirse su finalidad econ6mica (suplir bienes y servicios).
El termino agrobiotecnologia se emplea para designar las nuevas tecnologias biol6gicas de uso en los procesos
productivos e industrias directa 0 indirectamente relacionadas con el sector agricola, pecuario, pesquero 0 de
la agroindustriaen general (Redgrave, 1992; Quintero, 1993). Las agrobiotecnologiasutilizadas en laagricultura
y ganaderia seran el tela central de esta exposici6n.
{: La biotecnologia no es Dada nuevo. Suarez de Castro (1993) ha dividido la historia de la biotecnologia en tres
'--/ etapas, con enfasis en su aplicaci6n a la agricultura y la ganaderia.
~ La primera etapa se caracteriza por el proceso de fermentaci6n, basico en la fabricaci6n de vino, cerveza y pan,
conocido desde 2000 anos antes de Cristo, y por la selecci6n empirica de plantas y animales y su posterior
hibridaci6n. La biotecnologia de este tipo se extendi6 basta mediados del siglo XIX y se bas6 en procedimientos
de acierto y error, con una muy limitada comprensi6n de log procesos basicos.
La segunda etapa se inicia con lag observaciones de Darwin sobre el origen de lag especies y el descubrimiento
de lag leyes de la herencia por Mendel. Esta etapa se caracteriza por el manipuleo sistematico de lag bases
geneticas de la herencia, con el aprovechamiento de log beneficios de la hibridizaci6n 0 cruzamiento, por aedio
del cual se combinan caracteristicas deseables de diferentes plantas 0 animales en nuevos individuos que en la
generaci6n siguiente reproducen esas combinaciones. Este proceso de mejoramiento genetico es principalmente
aleatorio, pues ocurre uni6n de con juntos completos de genes de dos animales 0 plantas, para luego seleccionar
el fenotipo deseado. Este mejoramiento convencional ha permitido obtener individuos mas productivos, con
resistencia aumentada a plagas y enfermedades y capaces de adaptarse a condiciones ambientales extremas. En
plantas, la "Revoluci6n Verde" representa el mayor logro de la aplicaci6n de este tipo de biotecnologia.
La tercera etapa es constituida por la moderna biotecnologia. Se inicia con el descubriaiento de la estructura
de doble helice de la molecula de acido desoxirribonucleico (ADN) por Watson y Crick, en 1953.. El conocimiento
y manejo de las caracteristicas del ADN dan origen a 10 que se conoce como ingenieria genetica 0 tecnologia de
ADN recombinante, que consiste en la introducci6n controlada de un genoma dentro de otro genoma. En esta etapa
se trabaja a nivel celular y molecular y por tanto es mas precisa basta permitir agregar 0 suprimir un solo gen
identificado. Asi la diferencia fundamental de la moderna biotecnologia, comparada con la tradicional, reside
en que esta Ultima trabaja con el organismo en su totalidad, combinando el con junto total de genes de dog plantas
0 animales, mientras que la primera hace posible la transferencia de genes individuales.
Como 10 afirma Suarez de Castro (1993), "la ingenieria genetica abre la posibilidad de poder cambiar la
constituci6n genetica de microorganismos, plantas superiores y animales, incorporandoles genes individuales 0
~ combinados de otras especies y aUn de grupos taxon6micos lejanos, para la "construcci6n" de plantas y animales
a la medida de las necesidades del hombre en los campos de la alimentaci6n, la lucha contra lag plagas y las
enfermedades y contra las condiciones adversas del medio ambiente". Estos nuevos organismos se conocen como
transgenicos.
La tecnologia del ADN recombinante tiene un amplio espectro de aplicaci6n. Esta abarca una gran variedad de
sectores productivos y practicamente , no tiene limites en cuanto al ser vivo por utilizar. Tambien debe
destacarse que su campo de acci6n incluye tanto productos tradicionales como novedosos (Quintero, 1993).
Las tecnologias basicas que conforman la moderna biotecnologia pueden ser clasificadas alrededor de las
siguientes categorias (Avalos, 1990):
1. Metodos de cultivo de celulas y tejidos
2. Procesos biotecno16gicos (fermentaci6n e inmovilizaci6n de enzimas)
3. Tecnicas de cultivo para la selecci6n de celulas y microorganismos
4. Tecnicas para la manipulaci6n, modificaci6n y transferencia de material genetico
El CUadro 1 muestra las principales aplicaciones de la biotecnologia en diversos sectores industriales, mientras
que el CUadro 2 contiene las principales areas de investigaci6n en el sector agropecuario relacionadas con la
biotecnologia.
~
~ CUadro 1. Principales aplicaciones de la biotecnologia en diversos sectores industriales
SECTOR SUBSECTOR PRODUCTOS PRINCIPALES
Agricola Reproducci6n vegetal Regeneraci6n de plantas transgenicasi
semillas lejoradas.
Fertilizaci6n Reducci6n en el uso de fertilizantes
nitrogenados y de f6sforoi nuevos
agroquimicos
Control de plagas Plantas resistentes a plagas y a
yenfermedades plaguicidas otrosi nuevos biocidas
(insecticidas, fungicidas y otros).
pecuario Reproducci6n animal Transferencia de embrionesi selecci6n
de seXOi animales transgenicos.
Salud animal Control de enfermedadesi sistema de
diagn6stico vacunas, agentes virales.
Alimentaci6n animal Promotores de crecimientoi esquilmos y
~ residuos agricolas enriquecidos.
SaludMedicina terapeutica Cincuenta a ochenta nuevos principios
activos, que son proteinas del sistema
inmunol6gico humano.
Medicina preventiva Treinta vacunas, cien a doscientos sis-
temas de diagn6stico basados en sondas
de !DN y anti cuerpos monoclonales,
terapeutica genica.
Alimentos Proteinas Nuevas fuentes de proteina para consumo
humanoinuevos sistemas de producci6n
de amin6acidos.
Edulcorantes Nuevos edulcorantes no cal6ricos.
Aditivos Proteina y derivados sustitutos de
grasas,biopolimetrosi nuevos sabores
y fragancias.
Transformaci6n Uso generalizado de enzimas para
modificaci6n de alimentos, dandoles nuevas
caracteristicas organolepoticas.
~ Fuente: Quintero (1993)
CUadro 2. Princ~pales areas de ~nvestigac~6n en el sector agropecuario :Jal..1'i .1 o,)'ibl;~;J ,d~
relaclonadas con la Blotecnologla ~
~--C--
- Aumento de la biomasa vegetal y la productividad animal g(JT)a~
- Propagaci6n clonal de diversas variedades -,- ~
- Resistencia a enfermedades
- Identificaci6n de microorganismos nocivos
- Aumento de la tolerancia a sequia, salinidad y condiciones adversas
- Fijaci6n de Nitr6geno
- Inducci6n de la producci6n de hibridos
- Preservaci6n de germoplasma y material genetico
- Desarrollo de vacunas y otros productos veterinarios
- Determinaci6n del sexo en animales
- Mayor cantidad y calidad en proteinas y otros nutrimientos
Fuente: Quintero (1993) ~
Quintero (1993) agrupa, desde un punto de vista tecnico diferente, lag principales tecnologias que forman parte
de la agrobiotecnologia de la siguiente maDera:
- CUltivo de tejidos y fusi6n celular
- Ingenieria genetica
- Anticuerpos monoclonales
- Biosintesis de aetabolitos secundarios
A continuaci6n se discutira brevemente la aplicaci6n de cada una de ellas en la agricultura y la ganaderia.
Aplicaciones a la Agricultura
Han sido identificadas algunas areas de investigaci6n con aplicaciones a corto, mediano y largo plazo (Vasil,
1990):
Aplicaciones a corto plazo (hasta cinco aDos): propagaci6n vegetativa, obtenci6n de plantas libres de virus,
intercalbio y allacenamiento de germoplasma, rescate de embriones, cultivo de anteras y producci6n de haploides,
variaci6n somaclonal, metabolitos secundarios, hibridaci6n somatica y cibridos.
Aplicaciones a lediano plazo (cinco a 10 aDos): Transferencia, integraci6n y expresi6n de genes, que controlan
caracteristicas simples, a cultivos de importancia econ6mica (ingenieria genetica para caracteres monogenicos).
~'
~ .
~ Aplicaciones a,l~rgo plazo ( despues, ?el afio 2000),: Ingenieria ,genetica pa,ra caracteres multigenicos, uso de
plantas transgenlcas para la producclon de metabolltos secundarlos (como bloreactores naturales).
Propagaci6n vegetativa
La propagaci6n vegetativa de plantas mediante el cultivo in vitro de meristemas 0 apices caulinares, tambien
conocida como micropropagaci6n, es la tecnica mas avanzada y de mayor uso comercial, ya que permite la producci6n
acelerada de un gran numero de plantas geneticamente identicas. Es considerada la primera aplicaci6n
biotecno16gica que se ha adaptado en la agricultura moderna (Vasil, 1990; Debergh y Zimmermann, 1991). Por 10
menos 206 especies provenientes de 31 familias ban sido propagadas in vitro (Villalobos, 1988). Su empleo mas
generalizado esta en la multiplicaci6n masiva de plantas ornamentales debido a su alto valor econ6mico. Existe,
sin embargo una tendencia creciente para su aplicaci6n en especies fruticolas, forestales, vegetales y
medicinales (Villalobos, 1988).
La micropropagaci6n es especialmente atractiva para especies perennes, a16gamas 0 esteriles 0 que sufren
infecciones sistemicas. Para paises ricos en recursos fitogeneticos la micropropagaci6n posibilitaria la
multiplicaci6n acelerada de cualquier variante con caracteristicas agron6micas y comerciales deseables (Sondahl,
1993).
La micropropagaci6n de plantas puede realizarse por tres vias: a) multiplicaci6n por brotes laterales, b)
multiplicaci6n por brotes adventicios (de novo); c) multiplicaci6n por embriones somaticos (embriogenesis
somatica). Los tres metodos ban sido aplicados con exito en diferentes especies y poseen ventajas y desventajas.
Villalobos (1988) hace una descripci6n de las mismas.
Los metodos actuales para la micropropagaci6n de plantas requieren abundante mano de obra y tiempo. Esto resulta
en altos costos de producci6n y baja rentabilidad, 10 que como se sefia16 restringe su aplicaci6n a cultivos de
~ alto valor econ6mico. Actualmente se busca metodos que permitan reducir log costos para extender su aplicaci6n
a otros cultivos y ampliar el mercado. Procesos de automatizaci6n y el manejo de la embriogenesis somatica
parecen vias apropiadas para lograr este objetivo (Debergh y Zimmermann, 1991; Sondahl, 1993).
Producci6n de plantas libres de virus
otra aplicaci6n del cultivo de meristemas esta en la eliminaci6n de virus. Esta se basa en el hecho que log virus
no estan presentes en lag celulas meristematicas 0 10 estan en una concentraci6n muy baja (Bhojwani y Razdan,
1983; Wuang, 1985). El cultivo in vitro de apices caulinares, con uno 0 dog primordios foliares, conduce a la
eliminaci6n del virus. Las plantas libres de virus pueden ser multiplicadas rapidamente mediante
micropropagaci6n. Esta tecnica se utiliza para la obtenci6n de plantas libres de virus de cultivos propagados
asexualmente como papa, cafia de azucar, yuca, tiquisque, ajo, banano, frega y muchas especies vegetales y
ornamentales (Bhojwani y Razdan, 1983). Los beneficios practicos de esta tecnologia son sustanciales si se
considera que mas del 50% de lag perdidas en rendimiento en muchos cultivos, especialmente aquellos propagados
asexualmente, son ocasionadas por infecciones virales (vasil, 1990). Por otra parte cerca del 10% de log virus
que afectan plantas son diseminados a traves de semilla proveniente de plantas infectadas. En algunos casos log
virus se encuentran en la cubierta seminal y en otros en el interior de la semilla. El cultivo in vitro de
meristemas perlite, tambien en estos casos, la obtenci6n de plantas libres de virus (Wuang, 1985).
Plantas libres de virus no son sin6nimo de plantas resistentes a virus. Una vez llevadas al campo quedan
nuevamente expuestas a log vectores y pueden reinfectarse ( Monge et al., 1987; Zettler y Hartman, 1987) . Por
otra parte para considerar que lag plantas producidas in vitro estan libre de virus u otros pat6genos, lag mismas
deben ser indexadas mediante diferentes metodos (Wuang, 1985). El mas empleado, rapido y seguro es la prueba
ELISA.
Algunos virus son dificiles de eliminar mediante el cultivo de meristemas, por 10 que se combina este con
~ tratamientos termicos (termoterapia) y quimicos (quimioterapia) , para aumentar la eficiencia del proceso
(Lizarraga et al., 1986)
Rescate de elbriones ~~
~~
El rescate de embriones fue una de las primeras tecnicas de cultivo de tejidos aplicadas al fitomejoramiento
(Bhojwani y Razdan, 1983). La tecnica consiste en la reloci6n del elbri6n de la seiilla y su cultivo in vitro
basta la obtenci6n de la plantula, que puede ser transferida a condiciones no esteriles. Muchos hibridos valiosos
son abortados como elbriones j6venes debido a lecanismos de incompatibilidad sexual existentes entre especies
de plantas taxonomicamente distantes. En muchos casos la fertilizaci6n ocurre, pero el embri6n es abortado en
diversas etapas de su desarrollo (Sondahl et al., 1984). Mediante esta tecnica es posible evitar la perdida de
estos embriones hibridos, obteniendo plantulas hibridas de alto valor. Las plantulas hibridas pueden ser
lultiplicadas in vitro acelerando su evaluation genetica y de campo.
Esta tecnica permite romper las barreras de incoDpatibilidad asociadas a una inadecuada formaci6n del endospermo
y a la consecuente abortion del elbrion hibrido debido a la falta de alilento (Sondahl et al., 1984).
El cultivo de embriones tambien se utiliza para acelerar la germination en ciertas especies (palla de aceite,
banano silvestre) cuyos embriones bajo condiciones naturales no gerlinan0 deloran basta dos afios en hacerlo
(Cox, 1960; Bhojwani y Razdan, 1983; Afele y De Langhe, 1991).
Produccion de plantas haploides
El cultivo de anteras, microsporas y ovarios de mas de un centenar de especies de plantas se ha utilizado para
recuperar plantas haploides, estimulando el desarrollo de las celulas galetofiticas haploides a formal elbrioides
directamente 0 a la produccion de tallo, a partir del cual se induce posteriormente la producci6n de brotes.
La autofecundaci6n de estas plantas haploides conduce a la obtention de diploides holocigotas fertiles utilizadas
como lineas parentales en prograDas de mejoramiento (Sondahl et al., 1984; Vasil, 1990)
La production de haploides androgenicos ayuda a incremental la eficiencia de la selection y a acelerar el ciclo
de hibridaci6n, permitiendo la obtencion acelerada de nuevos materiales (Heszky y simon-Kiss, 1992).
Aunque el uso potencial de plantas haploides es obvio, el elpleo rutinario de la tecnica para la obtencion de
haploides ha sido limitado. Dentro de la familia Solanaceae se ha logrado mucho progreso, no asi en otros
cultivos agronolicalente importantes como cereales y leguainosas, para las cuales el cultivo de anteras ha
resultado dificil. Los pocos cultivares de arroz, trigo, maiz, tabaco y de otras especies que ban sido obtenidos
pol este letodo, ban tenido un limitado exito comercial, debido posiblelente a que los esfuerzos no ban estado
coordinados e integrados a programas de mejoramiento ya establecidos (Vasil, 1990).
Variaci6n solaclonal
La variacion somaclonal se ha descrito como la variabilidad genetica que se produce en las plantas derivadas
de cultivo in vitro de celulas sciaticas (Scowcroft y Larkin, 1982).
Esta variabilidad genetica tiene dos orlgenes: 1. la variabilidad natural ya presente en las celulas sciaticas
antes del cultivo y 2. la variabilidad in vitro inducida pol los metodos de cultivo (Sondahl et al., 1984; Vasil,
1990).
Las celulas solaticas mutadas son eliminadas mediante la reproducci6n sexual y no son transmi tidas a la progenie
(Vasil, 1990). Sin embargo, estas celulas tienen la oportunidad de dividirse y multiplicarse cuando son colocadas
in vitro, obteniendose 11neas de celulas mutadas de las cuales se pueden regenerar plantulas completas. De esta
lanera puede increlentarse la variabilidad, especiallente en aquellos cultivos cuya reproduccion es casi
exclusivamente asexual. La inclusion de una presion de seleccion en el medic de cultivo, pol ejemplo toxinas,
letales pesados, antimetabolitos, herbicidas y otros, perlitiria seleccionar efectivalente aquellas celulas que
tienen capacidad de creGer en estos medics adversos 0 restrictivos y que, posiblemente, pudieran mostrar
tolerancia a los factores silulados en el medic de cultivo (Vasil, 1990). La resistencia 0 tolerancia debera
comprobarse en el invernadero y finalmente en el campo. Este procedimiento ha sido exitoso para aquellos
~ caracteres control ados por genes simples (monogenicos). La selecci6n de mutantes con caracteristicas agron6micas
deseables como tolerancia a la sequia, a la acidez del suelo y a enfermedades fungosas y bacterianas ha sido
mas dificil, debido a que estos caracteres estan bajo control multigenico. En el futuro, el conocimiento de log
mecanismos de regulaci6n y de la funci6n de log genes contribuira a facilitar el proceso (Vasil, 1990).
La variabilidad in vitro ha despertado gran interes como metodo de mejoramiento no convencional. Individuos con
caracteres deseables ban sido obtenidos para diferentes especies. Por ejemplo, en GaDa de azucar plantas que
muestran aumentos en la producci6n de GaDa, de azucar y resistencia a enfermedades (Heinz y Hee, 1971;
sreenivasan y Jalapa, 1983); en papa, mejoramiento del tamano, uniformidad y color del tuberculo y resistencia
a Phytophtora infestans (Shepherd et al., 1980); en tomate, incremento en los s61idos solubles y resistencia
a FusariUl raza 2 (Evans, 1989); en banano, resistencia a FusariUl oxysporua raza 4 (Hwang y Ko, 1987). A pesar
de estos sucesos no se conoce ningUn cultivar comercial derivado de estos programas. En Hungria, sin embargo,
se registr6 en 1992 la priDera variedad de arroz obtenida mediante androgenesis in vitro y variaci6n somaclonal,
despues de 10 aDos de investigaci6n. La nueva variedad se llama "Dama", es mas resistente a Piricularia que lag
variedades tradicionales, la forma del grano es superior y su calidad culinaria es excelente (Heszkey y Simon-
Kiss, 1992)
segUn Sondahl et al. (1984), la mayor ventaja de la variaci6n somaclonal para el fitomejoramiento radica en el
hecho de que los variantes estan presentandose naturallente de tejidos somaticos de genotipos comerciales
superiores. Esto significa, que despues de la selecci6n y pruebas de campo soble la estabilidad de log nuevos
caracteres, se podrian ofrecer inmediatamente nuevas variedadades. La mutaci6n espontanea no cubriria todos log
aspectos comerciales de un cultivo particular. Entonces esta tecnica permitira la obtenci6n de nuevas variedades
en aproximadamente la mitad del tiempo que se requiere en el mejoraDiento convencional, incluyendo el tiempo
para cruces, retrocruces, autofecundaci6n y selecci6n de pruebas de campo, como se indica en el CUadro 3.
~ CUadro 3. TieDpo requerido para el desarrollo de nuevas variedades mediante variaci6n somaclonal
Especie Mejoramiento variaci6n
convencional somaclonal
(anos) (anos)
Tomate 7 - 8 3 - 4
Remolacha azucarera 14 - 15 7 - 8
Cana de azucar 14 7
Cafe 15 - 20 7 - 10
Fuente: Sondahl et ai. (1984)
Producci6n de hibridos solaticos y cibridos (cul ti vo de protoplastos)
Los protoplastos son celulas vegetales desprovistas de su pared celular, mediante el empleo de metodos mecanicos
0 enzimaticos. La hibridaci6n somatica, que consiste en el cultivo y la fusi6n de protoplastos permite producir
,. plantas hibridas pOt un metodo diferente al cruce sexual, posibilitando lag recombinaciones geneticas cuando
(. el cruce es dificil 0 imposible 0 cuando, en casos especiales, se desea transferir rasgos heredados
~ citoplasmaticalente. Los protoplastos pueden ser fusionados con otros protoplastos, ya sean de la misma especie
0 no (Evans, 1983; Sondahl et ai., 1984).
~o~ cibridos son aquell?s produ~t?s de fusi6n que contienen los genomas nuclear y cit,op~amatico ?e un ~a~e y ~
unl~alente el genom,a cItoplasmat~co del segundo padre, El genoma nuclear de este ultImo ha sldo ellmlnado plillll
medIante ray os x, laser u otros metodos (Sondahl et al" 1984; Galun, 1993),
Hay luchas caracteristicas agron6micas que son controladas por genes citoplasmaticos: resistencia a enfermedades,
esterilidad masculina y resistencia a herbicidas entre otras, La transferencia de la esterilidad masculina es
un aspecto ilportante para los progralas de mejoramiento genetico,
Se ha logrado con exito la hibridaci6n interespecifica en 35 casos para la familia SOlanaceae y en 19 casos de
cruz as intergenericas (Villalobos, 1988), La regeneraci6n de plantulas a partir de protoplastos es mas dificil
que a partir de celulas y callos, especialmente en cereales, 10 que ha limitado la aplicaci6n de la tecnica
(Vasil, 1990), Los protoplastos tambien hall sido utilizados como parte de los sistemas de transformaci6n
genetica, Progresos en la investigaci6n para la regeneraci6n de plantulas a partir de protoplastos aumentara
su uso en estudios de hibridaci6n somatica e ingenieria genetica y a.pliara las perspectivas para la integraci6n
de genotipos promisorios a log programas de mejoramiento (Smith y Drew, 1990),
Conservaci6n e intercalbio de genoplasla
El cultivo de tejidos ofrece la oportunidad de conservar el material genetico en un espacio reducido y libre
de log riesgos asociados al manteniliento de colecciones vivas (desastres naturales, plagas y enfermedades y
otros), Basicamente, el material pude ser conservado en medios para crecimiento minimo 0 en nitr6geno liquido
(criopreservaci6n) , CUando nuevo material es requerido, log explantes son transferidos a condiciones decrecimiento normal, Avances hall sido realizados en algunos cultivos tropicales (Roca et aI" 1989; Engelmann,
1991),
Es,posi~le mantene~!iables p,lantas 0 embriones de mutantes de ~nteres p~a usarlos m~s ~?rde en programas de ~
me)OramIento, tamblen es poslble mantener germoplasla de especles en pellgro de extIncIon para conservar al ~"maximo la biodiversidad (Sondahl et al" 1984), ~"~
El cultivo in vitro tambien posibilita un rapido y seguro intercambio internacional de germoplasma, ya que lag
plantas asi obtenidas estan libre de plagas y enfermedades, para las cuales existan metodos de indexaci6n,
disminuyendo el riesgo de introducir agentes nocivos a nuevas areas (Roca et al" 1989)
Metabolitos Secundarios
Las celulas vegetales cultivadas en medio liquido, en forma similar a como se mantienen en los fermentadores
aer6bicos bacterias y celulas de levadura, producen sustancias quimicas como alcaloides, esteroides, fenoles,
aminoacidos y pigmentos, muchos de los cuales tienen gran valor comercial (CUadros 4 y 5) (SOndahl et aI" 1984;
Vasil, 1990; Quintero, 1993), El crecimiento de celulas vegetales en bioreactores ha sido considerado como un
metodo ideal para la producci6n de metabolitos secundarios para la industria farmaceutica, Hay, sin embargo,
factores que li.itan la explotaci6n comercial de esta tecnica (SOndahl et al" 1984; Quintero, 1993):
1, lento crecimiento de lag celulas vegetales (comparado con el de log microorganismos), 10 que disminuye la
eficiencia y aUienta log costos,
2, las celulas vegetales tienen una tendencia a cambiar en cultivo alterando el rendimiento cuantitativo y
cualitativo de los productos finales,
3, la mayoria de compuestos Unicos derivados de plantas se producen durante la fase estacionaria de crecimiento
y no en la logaritmica,
4. general mente las celulas de plantas no excretan los productos al medio de cultivo, i'--
"J"C"
5, el tamano de lag celulas vegetales lag somete a fracturas en l~s fermentadores industriales,'
!- 6. el escaso conocimiento sobre log mecanismos de regulaci6n de la biosintesis de compuestos secundarios,
~ dificulta la manipulaci6n genetica de lag celulas para la obtenci6n de lineas sobreproductoras de metabolitos
especificos.
CUadro 4. Metabolitos de interes agricola y alimentario producidos por cultivo de tejidos de plantas
-Aceites -Derivados de acido benzoico -Peptidos
-Acidos nucleicos -Edulcorantes -Pigmentos
-Acidos organicos -Emulsificantes -polisacaridos
-Agentes antitumorales -Enzimas -proteinas
-Agentes antimicrobianos -Esteroides -Reguladores del
(plantas) crecimiento
-Alcaloides -Especies -Taninos
-Aminoacidos -Hormonas -Terpenos
-Aromas -Inbibidores enzimaticos -Saborizantes
-Azucares -Insecticidas -vitaminas
~ -Carbohidratos -Lipidos
-Condimentos -Perfumes
Fuente: Quintero (1993)
Recientes avances en la tecnologia de diseno de log bioreactores y el avance del conocimiento de la bioquimica
de lag celulas vegetales hacen pensar que la explotaci6n industrial del cultivo de celulas vegetales sera una
realidad en un plazo relativamente corto. De hecho el primer producto comercial de esta tecnologia, Shikonin,
se encuentra ya en ellercado. For otra parte, en Alemania se 10gr6 por primera vez la fermentaci6n a gran escala
del cultivo de celulas vegetales (Rittershaus, Ulrich y Westphal, 1990)
Inqenieria qenetica
La ingenieria genetica en plantas se concentra en el desarrollo de variedades resistentes a herbicidas, insectos
y enfermedades (especiallente virus), en mejorar la cantidad y calidad de la proteina de algunas especies y el
manejo postcosecha (Beachy et al., 1990; Lycett y Grierson, 1990; Potrykus, 1991; Christou, 1991; Laimer da
Camara Machado, 1992; Donn et al., 1992) . Se busca la ampliaci6n de la producci6n agricola por la via del
mejoramiento, la adaptaci6n y la selecci6n de especies actuales y nuevas de mayor productividad y capaces de
crecer en suelos basta ahora considerados no aptos para la agricultura (Suarez de Castro).
A la fecha dnicamente tres genes de importancia agricola estan disponibles y ban sido exitosamente transferidos
e integrados independientelente a cultivos de importancia econ6lica. Estos genes confieren resistencia a ciertos
herbicidas (Round up y Basta) (Donn et al., 1992), a algunos insectos (Montagu, 1992) y a virus (Beachy et al.,
1990, Lailer da Camara Machado, 1992). Plantas transgenicas conteniendo tales genes (en forma separada) ban sido
( obtenidas en soya, papa, algod6n,. tolate, tabaco, me16? ' sa~d.1a yotros (Vasil, 1990; P?trykus, 1991; Donn et
~ al., 1992). Alrededor de 20 cultlVOS pueden ser boy dla genetIcamente transformados (QuIntero, 1993). Pruebas
de campo con plantas transgenicas se llevan a cabo en EE.UU., Francia,
. -
CUadro 5. Precio y mercado de metabolitos secundarios de plantas
J
C(JIFUESTO usa PRECIO ESTlHACIOHES DEL VALOR DEL MERCAOO
(US$/kg) (X106uS$)
Menta Saborizante, 30 85-90 (mundial)
fragancia
II Quinina Saborizante 100 5-10 (EE.UU.)
en farmacia
Piretrina Insecticidas 300 20 (EE.UU)
Codeina Sedante 650 50 (EE.UU.)
Ajmalicina Problemas 1500 4.5-7.5 (mundial)
circulatorios
Digitalis Des6rdenes 3000 20-55 (EE.UU)
cardiacos
Vinblastina/ Leucemia 5000 18-20 (EE.UU.)
Vincristina
Jazmin Fragancia 5000 0.5 (mundial)
Shikonina Color ante 4500 0.6 (mundial)
Vainilla Sabori z ante 2500 75 (mundial)
II Fuente: Quintero (1993)
Alemania, Belgica y Jap6n (Lycett y Grierson, 1990; Meyer et al., 1991). Se espera que a mediados de la presente
decada sean liberados almercado log primeros vegetales transgenicos. En EE.UU. es posible que para el presente
ano se comercialice un variedad transgenica de tomate, de maduraci6n lenta, conocida como "Flavr Savr tomato"
y el ano entrante una de calabaza tolerante a virus (Urein, 1993).
Poco se conoce sobre lag pruebas de campo realizadas con estas plantas. Hay controversia alrededor del posible
impacto de la liberaci6n de organismos geneticamente modificados almedio aabiente. Las posiciones van desde
aquellos que consideran que el riesgo existente es similar al que se presenta con plantas mejoradas
convencionallente, basta log que se oponen radicalmente al uso de plantas transgenicas y al consumo de sus
productos. No obstante, debe considerarse seriamente el impacto del uso excesivo de herbicidas al contar con
plantas tolerantes a log mis.os; la posible evoluci6n de malezas tolerantes a estos herbicidas mediante
polinizaci6n cruzada con lag plantas transgenicas, el efecto de la presencia de proteinas de virus y bacterias
en log alilentos y lag consecuencias globales de la nueva tecnologia en elmedio albiente (Keeler, 1988; vasil,
1990).
La producci6n de plantas transgenicas en cereales y leguminosas de granD es aUn dificil debido a que no se cuenta
con sistelas rutinarios para su regeneraci6n y transformaci6n. Plantas transgenicas de laiz, arroz y soya,
conteniendo el gen de resistencia al antibi6tico kanamicina y en algunos casos el gen de tolerancia a herbicidas,
~ ban sido obtenidas (Donn et al., 1992). Tambien se trabaja intensamente en la transformaci6n genetica del arroz
para la obtenci6n de plantas tolerantes a virus (Roca y Thro, 1992). Es posible que en el futuro cercano se
cuente con nuevos cultivares de alto rendimiento en estas especies, con su respectivo impacto en la producci6n
mundial de alimentos.
La ingenieria genetica aplicada a caracteres multigenicos atin present a serias limitaciones, que deben ser
resueltas para la transferencia e incorporaci6n de genes agron6micamente importantes, como la resistencia a
enfermedades fungosas y bacterianas. El impacto de est a tecnologia tendra lugar despues del afio 2000. Tambien
se espera usar plantas transgenicas como "biorreactores naturales", para la producci6n industrial de peptidos
bio16gicamente activos para la industria farmaceutica, incluyendo neuropeptidos, factores sanguineos , hormonas
y otros, a partir de las proteinas de semillas modificadas (vasil, 1990).
Anticuerpos lonoclonales
CUando sustancias extranas son inyectadasa un animal de sangre caliente (por ejemplo un conejo), las celulas
llamadas linfocitos B reconocen estas sustancias (antigenos) y responden produciendo proteinas (anticuerpos)
que log reconocen y se les acoplan, neutralizandolos, como parte de la llamada "respuesta inmune" del organismo.
El proceso, ala vel, induce la proliferaci6n clonal de linfocitos que se especializan en producir siempre ese
mismo anticuerpo. La reacci6n conduce a la obtenci6n de una poblaci6n heterogenea de anti cuerpos denominados
policlonales, ya que son capaces de reconocer diferentes determinantes antigenicos 0 epitopios (regi6n de un
antigeno que estimula una respuesta inmune) (Rivera, 1988; Quintero, 1993). Actualmente, es posible producir
anticuerpos monoclonales que reconocen un solo determinante antigenico 0 epitopio, mediante la tecnologia de
los hibridomas, introducida en 1975 por Kohler y Milstein.
Los hibridomas son hibridos de celulas somaticas, obtenidos de la fusi6n de linfocitos B (celulas productoras
de anticuerpos) con celulas de mieloma (celulas tumorales). Estos hibridomas adquieren de los linfocitos B la
~ habilidad de producir anticuerpos especificos, y de las celulas de mieloma la habilidad de ser cultivados
indefinidamente in vitro (Rivera, 1988; Rodriguez, 1988). Los anticuerpos producidos por un cIon (un hibridoma
y su descendencia) son identicos y especificos contra un determinante antigenico.
Los diversos usos que pueden tener log anticuerpos monoclonales van desde su empleo como elementos de
investigaci6n, para identificar y separar moleculas de mezclas complejas, basta su papel en el diagn6stico de
una amplia variedad de enfermedades y en la detecci6n de la presencia y nivel de drogas, productos virales y
bacterianos, hormonas e incluso otros anti cuerpos (Quintero, 1993).
En la agricultura su mayor importancia esta en la detecci6n temprana, rapida y precisa de enfermedades de
plantas, en la detecci6n de micotoxinas y de residuos de plaguicidas. Ademas tecnicas de diagn6stico basadas
en anticuerpos monoclonales seran muy utiles en estudios epidemio16gicos para determinar la distribuci6n de
pat6genos, yen ayudar a la aplicaci6n de las medidas cuarentenarias.
Se preve que para el ano 2000, los nuevos sistemas de diagn6stico basados en anticuerpos monoclonales desplacen
en un 60%-75% a los convencionales, debido a su mayor afinidad, sensibilidad y rapidez de detecci6n (Quintero,
1993).
Fijaci6n biol6gica de nitr6geno
El nitr6geno es generalmente el nutrimento limitante en el suelo para el desarrollo y producci6n de las plantas.
Anualmente se aplican fertilizantes nitrogenados por un valor de US $ 20 000 millones para satisfacer las
necesidades de los cultivos (Quintero, 1993).
El nitr6geno atmosferica (H2) es una fuente abundante de este elemento, pero las plantas son incapaces de
! utilizarlo. Algunas.~lg~s y ~ac~e~ias, por,el,contrario, pueden reducir el ~2 directa~ente a ~mon~o (NH3) en un
~ proceso llamado ftfl)aC16n blologlca de nltrogeno". Dentro de las bacterlas, el genero RhlzoblUi forma una
simbiosis con plantas leguminosas, supliendo las mismas con este elemento.
La explotaci6n practica de la "fijaci6n bio16gica de nitr6geno" y la bUsqueda de metodos para su extensi6n a ~
cultivos no leguminosos son parte de log objetivos de la nueva biotecnologia en la agricultura (Suarez de Castro, :~""
1993). Existen varios enfoques para lograrlo, que van desde el mejoramiento de los procesos de producci6n de c'"cV
inoculantes basta la producci6n por tecnicas de ingenieria genetica de plantas capaces de fijar por si mismas
el nitr6geno del aire, especialmente cereales. Los genes responsables para la fijaci6n de nitr6geno en RhizobiUl
ya ban sido identificados, aUn no ha sido posible su transferencia a log cultivos (Johnston et al., 1990).
En paises en vias de desarrollo, el aislamiento y selecci6n de cepas de RhizobiUl altamente eficientes en el
proceso de fijaci6n, capaces de infectar lag raices y competitivas sobre la microflora natural del suelo,
conduciria a aplicar esta tecnologia en el corto plazo. Tambien deben realizarse estudios dirigidos a la
selecci6n de variedades de leguminosas mas susceptibles a la simbiosis (Rolz, 1988).
Aplicaciones a la ganaderia
Las aplicaciones de la biotecnologia en este sector son muy diversas y abarcan desde la medicina animal basta
la alimentaci6n, pasando por las tecnologias de reproducci6n y de los animales transgenicos.
La biotecnologia tiene aplicaciones principalmente en las siguientes areas (Rodriguez, 1988):
1. Diagn6stico, prevenci6n y control de enfermedades animales.
a. Producci6n de vacunas subunitarias mediante la tecnologia del ADN recombinante 0 peptidos sinteticos,
0 por modificaci6n genetica de microorganismos.
b. Producci6n de zooterapicos, interfer6n, anticuerpos monoclonales y otros.
c. Producci6n de reactivos para diagn6stico, anticuerpos monoclonales para ELISA, radioinmunoensayo, sondag ~
de acidos nucleicos, hibridaci6n y otros.
2. Hutrici6n animal y promoci6n de crecimiento
a. In6culos ruminales de bacterias y protozoarios geneticamente modificados
b. Producci6n de horlonas de creci.iento sinteticas
3. Mejoramiento genetico animal
a. Inseminaci6n artificial, sexado de semen
b. Transferencia y manipulaci6n genetica de embriones, "clonaje" embrionario, sexado de embriones, animales
transgenicos, quimeras y otros
4. Producci6n de sustancias de origen animal para uso diagn6stico, investigaci6n y terapeutica (suero fetal
bovino, hormonas animales y otros)
Para una descripci6n mas amplia de lag aplicaciones de la biotecnologia en la producci6n animal, se recomienda
consultar el trabajo presentado por el Dr. Luis Rodriguez de la Escuela de Medicina veterinaria de la Universidad
Nacional, en el Seminario "Oportunidades de lag Biotecnologias Agropecuarias en America Central" (Rodriguez,
1988). Aqui se presentara una visi6n muy general de las areas de aplicaci6n y log posibles impactos de la
biotecnologia en el sector.
~
J
~, Diaqn6stico, prevenci6n y control de enferledades
Diferentes enfermedades ocasionan altas perdidas en la producci6n animal, especialmente en el tr6pico. Para
algunas de ellas no se conocen vacunas, para otras las vacunas producen efectos secundarios indeseables 0 son
poco eficientes en producir la inmunidad deseada 0 poco estables (CUadro 4). Mediante ingenieria genetica se
trabaja en la producci6n de vacunas y sistemas de diagn6stico para la prevenci6n y cuidado de la salud animal.
Tambien en la obtenci6n de vacunas preventivas de enfermedades como la coccidiosis de las aves, la Pseudorrabia,
la diarrea viral bovina, "newcastle" y el virus de la rinotraqueitis infecciosa bovina entre otras (Rodriguez,
1988; Quintero, 1993; Suarez de Castro, 1993).
En el campo del diagn6stico se esta aplicando la tecnologia de anticuerpos monoclonales para el desarrollo de
sistelas de diaqn6stico sencillos. Actualmente se colercializan en EE.UU. y Europa varios "kits" para diaqn6stico
de enfermedades animales. Algunos ejemplos son: Rotavirus (Rotazyme, Abbot Labs), Leucemia felina, Leucosis
bovina y Anemia infecciosa equina (Pitmann Moore Inc.), Enfermedad de Gumboro, Bronquitis infecciosa y Enfermedad
de Newcastle (Orgenics, Ltd., Israel) (Rodriguez, 1988). Tambien se trabaja en enfermedades como la
toxoplasmosis, que causa abortos en ovinos, y Staphylococcus aureus, que produce mastitis bovina (Masschelein
et al., 1989).
segan Rodriguez (1988), algunas de las enfermedades de importancia en Centroamerica para las cuales "kits" de
diaqn6stico podrian tener buen mercado incluyen: hemoparasitos (anaplasmosis y piroplasmosis bovina yequina),
Leucosis bovina, Anemia infecciosa equina, Reovirus aviar, y Coccidiosis bovina. Algunos de estos productos estan
en rase de desarrollo e investigaci6n en Norteamerica y Europa; sin embargo, en esos paises no existe tanta
demanda como para justificar su comercializaci6n, como podria ser el caso de Centroamerica, 10 que siqnificaria
que nunca lleguen al mercado.
Hutrici6nanilal y proloci6n del creciliento
V
Mediante la nueva biotecnologia se estan tratando de obtener productos, basados en moleculas bio16gicas
naturales, que proluevan la nutrici6n 0 el crecimiento animal y sean inocuos al ser humano en la utilizaci6n
posterior del ganado en la cadena alimentaria (Quintero, 1993).
Recientemente sali6 al Dercado la hormona bovina del crecimiento, la samatotropina bovina 0 BST, obtenida
mediante recombinaci6n del ADN que puede aumentar basta en un 30% la producci6n de las vacas lecheras con apenas
un aulento del 6% en la raci6n aliaenticia. La Oficina de Administraci6n de Drogas y Alimentos de los EE.UU.
ya aprob6 la venta de carne y leche de bovinos tratados con BST. Su ventaja es que, a diferencia de otras
hormonas anilales tales como esteroides ( p.ej. estr6genos), la samatotropina bovina no se acumula en los
animales tratados y aparentemente no funciona en humanos. Se prob6 en casos de enanismo y no indujo crecimiento.
En el desarrollo de la droga trabajaron, independiente y simultaneamente, cuatro companias (Monsanto, American
Cyanamid, Ely Lilly Y Upjohn) (Rodriguez, 1988; Suarez de Castro, 1993).
Suarez de Castro (1993) senala que, a pesar de sus efectos positivos sobre el rendimiento, ha surgido un
obstaculo imprevisto para el uso de la BST en los EE.UU.. Los estados productores de leche, encabezados por
Minnesota y Wisconsin, se oponen fuertemente a su uso y se hall aprobado leyes aplazando ld autorizaci6n para
su empleo. Los agricultores de ambos estados senalan que el uso de la hormona aumentaria los sobrantes de leche
y perjudicaria a los pequenos productores, quienes recibirian pagos federales menores de apoyo a los precios;
y precios mas bajos, significan menos fincas y de mayor tamano. Es decir, log agricultores pequenos se
perjudicarian. Esta situaci6n tipifica los inesperados resultados socioecon6micos de los avances biotecnol6gicos
y deben llamar a la reflexi6n sobre todo a paises en vias de desarrollo, en relaci6n al impacto futuro de la
biotecnologia sobre las economias locales.
En los ultimos anos se ban realizado esfuerzos en Investigaci6n y Desarrollo (I y D) para optimizar la
~ biosintesis de aminoacidos (cepas lejoradas, tipos de cultivo, materias primas alternativas) que se ban traducido
en aumentos importantes en la productividad y en una disminuci6n de los costos. Los aminoacidos mejoran la
calidad de la proteina aportada por los insumos restantes del alimento balanceado (Rodriguez, 1988; Masschelein
-
et al., 1989). \.-J
A1gunas investigaciones en el area de la nutricion animal, tambien estan siendo dirigidas bacia los
licroorganislos intestinales que participan en la digestion y absorcion de nutrientes, especialmente rumiantes.
Se busca modificar geneticamente los microorganismos para que sean mas eficientes en el aprovechaliento nutritivo
y aUDentar asi la productividad (Rodriquez, 1988).
Mejoraaiento genetico anilal
En esta area la inseminacion artificial es la tecnica mas difundida y aceptada. otra tecnica que ha llegado a
ser muy ilportante en la ultila decada es la transferencia de elbriones, la cual se usa para incrementar la
descendencia de hembras con caracteristicas valiosas, mediante la utilizacion de superovulacion y transferencia
de elbriones a ladres "sustitutas". De esta manera se pueden producir basta 15 terneros hijos de una vaca
genetica.ente valiosa (donadora), con un solo taro en un periodo de gestacion (9 leses). otra tecnica uti1 es
la ferlizacion in vitro. Tambien ban ocurrido avances en la separacion de esperma par sexos, 10 que perlite
obtener el anilal del sexo deseado (Rodriguez, 1988; Quintero, 1993).
A partir de 1980 se inicio 1a aplicacion exitosa de la ingenieria genetica en animales y se piensa en la
utilizacion de anilales transgenicos como bioreactores, para la produccion de sustancias terapeuticas, dificiles
de producir 0 purificar a partir de microorganismos geneticamente modificados. Par otra parte seria posible
incorporar genes gue codifiquen para la produccion de toxinas que controlen endo y ectoparasitos (Rodriguez,
1988; Quintero, 1993).
AGROBIOTECJk)L(x;IAS KI rosTA RICA
La biotecnologia ha sido considerada area prioritaria en Costa Rica. Esto quedo consignado en el Programa
Nacional de Ciencia y Tecnologia del periodo 1986-1990 (Zeledon, 1988). Los objetivos definidos para esta area
fueron:
- Mejorar la capacidad nacional para adaptar, desarrollar y utilizar la biotecnologia en la actividad agricola,
para incrementar rendimientos, reducir costos y diversificar la produccion bacia areas mas competitivas local
e internacionallente.
- Incrementar las inversiones del sector producti vo en acti v idades de investigacion y desarrollo biotecnologico.
Desde entonces se ban realizado diversos diagnosticos del estado de la biotecnologia en el pais (Arias, 1987;
Arias, 1987; Jaffe, 1988, 1991). Los recursos destinados al impulso de la lisla ban sido limitados. Para tratar
de obtener fondos, elmislo programa establecio como meta evaluar y proponer la creacion de un certificado de
inversion en biotecnologia, que proloviera 1a ejecucion de actividades de investigacion y desarrollo y de
proyectos biotecnologicos. A la fecba, el Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnologicas
(CONICIT) ofrece 1a posibilidad a la elpresa privada de obtener prestalos para investigacion en biotecnologia,
pero los recursos financieros son escasos.
Como resul tado del Programa mencionado se creo la Comision Nacional de Biotecnologia (CONABIOTEC). Esta colis ion
preparo este afio, 1993, un Programa Nacional de Biotecnologia. El objetivo general dellismo es impulsar y
fortalecer el desarrollo de la Biotecnologia, sus procesos, productos y servicios como un media para e1
creciliento econolico, cientifico, tecnol6gico y social de Costa Rica, garantizando el usa sustentable de los
recursos con una eficiente proteccion del ambiente.
Parece entonces, que 1a posicion ante la biotecnologia en Costa Rica es clara y de ilpulso a la misma, aunque
la politica biotecnologica es adD incipiente.
Diagnosticos realizados por Jaffe (1988, 1991) indican que Costa Rica ocupa un septimo lugar a nivel
latinoamericano en cuanto al desarrollo de la biotecnologia, especiallente las agrobiotecno1ogias, precedido
~ dnicamente pOI Argentina, Brasil, Chile, Mexico, Uruguay y Venezuela (el estudio no incluy6 CUba ni RepUblica
, Dominicana). En la regi6n centroamericana, Costa Rica aparece como el pais mas avanzado (Arias, 1987).
La capacidad de 1nvestigaci6n y Desarrollo (I y D) de la biotecnologia en el pais se localiza fundamentalmente
en lag universidades y otros entes estatales y en centros regionales como el Centro Agron6mico Tropical de
1nvestigaci6n y Ensenanza (CAT1E), habiendo un desarrollo incipiente de la empresa biotecno16gica productiva.
El CUadro 6 muestra lag tecnologias en uso en I y Den agrobiotecnologias en Costa Rica. La ubicaci6n de lag
diferentes tecnicas en lag unidades de investigaci6n se presenta en el CUadro 7.
CUadro 6. Tecnologias en uso en I y D en Agrobiotecnologias en Costa Rica
Area Tipo de Tecnologia
Molecular ADN recombinante
Aislamiento, caracterizaci6n y clonaje de genes
Hibridizaci6n de acidos nucleicos
Transferencia de genes
Manipulaci6n de plasmidos
Regulaci6n y expresi6n genica
citogenetica Cariotipos, Mapeo genetico, Mutaci6n
Celular CUltivo de celulas vegetales
V CUltivo de protoplastos
CUltivo de meriste.as y ye.as
CUltivo de anteras y 6vulos
CUltivo y transferencia de 6vulos y embriones animales
1nseminaci6n artificial
Bioquimica Purificaci6n y separaci6n de proteinas y acidos nucleicos
Biosintesis de metabolitos secundarios
Sintesis de acidos nucleicos peptidos
1nmunologia Anticuerpos monoclonales
Pruebas inmuno16gicasjAnti-cuerpos policlonales
Bioproducci6n de vacunas
Radioisotopos 1rradiaci6njmutagenesis
Sondas marcadas
Radioinmunoanalisis
1ngenieria
Bioquimica Tecnologias enzimaticas
Fer.entaciones s6lidas
Separaci6n y purificaci6n
Ecologia Control biol6gico
Fijaci6nbiol6gica de Nitr6geno
Ecologia licrobial-Asociaci6n microorganismojplanta
;~ Fuente: Jaffe (1988)
Cuadro 7. Proyectos de investigaci6n en agrobiotecnologias en log Centros Academicos y de Investigaci6n :r-1~
~-
Instituci6n Descripci6n del Proyecto Cultivos
CATIE Micropropagaci6n: cafe, cacao, forestales, banano,
platano y orquideas
Variaci6n solaclonal: Musaceas (Resistencia a
Sigatoka Negra)
Conservaci6n de genoplasla
in vitro
CIA-UCR obtencion de plantas libres Araceas comestibles, name,
yuca y papa
Micropropagacion: Orquideas, raices y
tuberculos, pejibaye,
mora, ornamentales
Conservacion de gerlOplasla
in vitro
CIBCM-UCR Ingenieria genetica: Arroz (Resistencia a
virus de hoja blanca)
Diagn6stico viral: Producci6n de lil!:}:) r-
anticuerpos mono y LVJ
policlonales (varios) c';,c"
CIGRAS-UCR Micropropagacion: arboles frutales
Microinjerto en citricos
CORBANA Micropropagacion: Musaceas
INA Micropropagacion: uva, orquideas,
ornalentales de follaje
ITCR Micropropagacion: forestales, especias,
raicilla, jengibre,
chayote
Conservacion de gerlOplasla
in vitro
MAG Micropropagaci6n: Papa
UNA Micropropagacion: Plantas medicinales,
name, arroz,
ornamentales
CUltivo de anteras: arroz
Mutagenesis in vitro: arroz, musaceas
~'u!~
, ,f~!:C
~ Como se observa, la tecnica mas difundida es el cultivo de meristemas y apices caulinares para la lultiplicaci6n
in vitro de plantas.
Tecnicas mas complejas COIO la transformaci6n genetica son practicadas Unicamente por el Centro de
Investigaciones en Biologia Celular y Molecular (CIBCM). En este caso se trata de la obtenci6n de plantas de
arroz resistentes al virus de la Hoja Blanca, mediante la expresi6n del gen de la proteina de la caps ide del
virus en lag plantas transgenicas. A la fecha se ha identificado y clonado el gen que codifica para la proteina
de capside y se trabaja en el establecimiento de lag condiciones necesarias para la inducci6n de callo a partir
de anteras y embriones zig6ticos y la posterior regeneraci6n de plantas. El proyecto se enlarca dentro de una
red internacional para desarrollar procesos biotecnol6gicos de mejoraliento genetico de arroz, establecida y
auspiciada por la Fundaci6n Rockefeller (Roca y Thro, 1992).
En la Universidad Nacional (UNA) el programa de lutagenesis in vitro mediante la combinaci6n del uso de rayos
galla y mutantes quimicos y el cultivo de anteras en arroz, ha conducido a la obtenci6n de cinco lineas
promisorias en cuanto a rendiliento y resistencia a enfer;edades (Piricularia). Estas lineas estan siendo
evaluadas a nivel nacional y pr6xilamente en ensayos regionales. En Musaceas se ban identificado 13 clones con
tolerancia aumentada a Sigatoka Negra. Un trabajo sililar es ejecutado en el Centro Agron61ico Tropical de
Investigaci6n y Ensenanza (CATIE) para la explotaci6n de la variaci6n solaclonal. Para una descripci6n alpliada
de log programas de biotecnologia del CATIE consultar Villalobos (1991).
Varios laboratorios trabajan en la conservaci6n in vitro de ger;oplasla, 10 que luestra la creciente preocupaci6n
por la aplicaci6n de la biotecnologia a la conservaci6n de la biodiversidad.
En el Centro de Investigaciones Agron6micas (CIA) de la Universidad de Costa Rica, se ejecuta un proyecto para
la obtenci6n y lultiplicaci6n de plantas de falces y tuberculos libres de virus. El proyecto se ha desarrollado
durante casi diez aDos, bajo el auspicio del Centro Internacional de Investigaciones para el Desarrollo (CIID) ,
~ Canada. Se ha establecido lag condiciones para la producci6n in vitro de estas plantas y realizado ensayos de
campo, con resultados prolisorios para el incremento de log rendimientos en estos cultivos, log cuales se
describiran las adelante.
Aplicaciones co.erciales 0 selicoaerciales en la Aqricultura
Micropropaqaci6n
La multiplicaci6n lasiva de plantas 0 licropropagaci6n es la aplicaci6n biotecnol6gica las conocida en el pais.
De hecho el cultivo de leristemas ha llegado a ser sin6nilo de biotecnologia en el sector agricola.
Las plantulas producidas in vitro destacan entre log productos biotecnol6gicos que se estan colercializando en
el pais y el exterior.
En los ultimos afios se ban constituido alBeDos 11laboratorios dedicados a la licropropagaci6n colercial de
diversos cultivos. El Cuadro 8 lista log laboratorios comerciales existentes en el pais basta 1992 (algunos han
cerrado) y lag especies en ellos micropropagadas. La capacidad de producci6n de estos laboratorios varia entre
5000 a 10 000 plantulas por selana para laboratorios peguenos y de 40 000 a 60 000 plantas por selana para log
laboratorios grandes. La mayoria de log laboratorios poseen sus propios invernaderos para la aclilatizaci6n de
lag plantulas una vez sacadas de log frascos de cultivo. El capital para la constituci6n de log laboratorios
es nacional, extranjero 0 normalmente mixto. Algunos laboratorios reciben la tecnologia para la lultiplicaci6n
de ciertas plantas de sus socios extranjeros. Laboratorios nacionales tambien se haD involucrado en proyectos
conjuntos para la licropropagaci6n de cultivos tropicales con corporaciones norteamericanas y laboratorios
ubicados en otros paises tropicales. Tal es el caso de Agribiotecnologia S.A., que forla parte de un prograla
para la multiplicaci6n lasiva de banano, pina, cafe y pallas ornalentales junto con la Corporaci6n ADM Plant
~ Technology de log EE.UU. y Fitotek Unggul de Indonesia. El prograla consiste en el desarrollo de protocolos para
la propagaci6n a gran escala de estos cultivos elpleando medics liquidos (bioreactores), para dislinuir los
costos de producci6n. La metodologia sera desarrollada por la corporaci6n DNA y transferida a Agribiotecnologia
y Fitotek Unggul para su aplicacion colercial (Sondabl, 1993). ~
;;~La Jayor parte de log laboratorios colerciales trabaja en la multiplicacion de plantas ornamentales y de banano '
debido a su alto valor econolico. Las primeras se colercializan, principalmente, en el exterior, mientras que
lag plantulas de banano se ban utilizado en el proceso de expansion bananera en Costa Rica.
CUadro 8. Laboratorios coJerciales de micropropagacion en Costa Rica
Nolbre Localizacion Cultivos
Agribiotecnologla Alajuela Banano, Platano, Aloe, Ornamentales
cristal vitro S.A. San Jose Banano
Poly terra S.A. Alajuela Banano
Flora Feliz Cartago Plantas Ornalentales de Follaje
Flores Y Helechos
centroalericanos S.!. Moravia Anturios roc
Gelines San Jose Banano is [5
'Go 51
Lab. Tico Planta Belen Orquldeas, Ornalentales de Follaje !li:i1J-'t '.
i',c"",,-; Il ;~.rmw~ ~
Linda Vista S.!. Cartago Ornalentales de Flor ~ c'c
'1;)~
Micropropagaciones S.!. Alajuela Ornalentales de Follaje
Palla Tica S.!. Coto 47 Palla aceitera
vitro Plantas de C.R. san Jose Banano
Fuente: Oficina Nacional de Selillas, 1992.
Ornalentales de Follaje: SyuqoniUl, Scindapsus, Philodendron,
Ficus, Calathea, SpathipbyllUi
En el caso del banano el precio de lag plantulas producidas in vitro es mayor que el del material de siembra
convencional pero su uso se ha visto favorecido debido a la disponibilidad de un gran nUmero de plantulas en
corto tielpo, ala sanidad del Iaterial, ala uniforlidad en el crecimiento, el rendimiento es similar 0 mayor
a1 de plantas propagadas en folia convenciona1, es posib1e progralar la siembra y la cosecha, para aprovechar
lag ventajas de lercado y en areas de siembra nuevas es posible evitar ap1icaciones de nematicidas durante tIes
a cuatro aDos, 10 que representa un aborro anual pol hectarea de cerca de C 70 000. Se estima que en el pals
existen alrededor de 7000 a 8000 hectareas de banano selbradas con plantulas micropropagadas 0 de rebrotes de
estas.
Un problela con el uso de plantulas de banano provenientes de cultivo de tejidos ha sido la aparicion de
variantes solaclonales 0 plantas fuera de tipo, cuyo producto no es colerciable. El porcentaje de variantes
observadas varla entre un 1% y un 5% (Arias y Valverde, 1987), aunque hay quienes hablan de porcentajes mucho
layores. Las variantes observadasincluyen plantas enanas, variegadas, en folia de roseta. El enanismo ha sido .'~-
la variante lag frecuente en otros palses (Slith y Drew, 1990). Las causas para estas variaciones pueden ser ,~
de dos orlgenes, propias dellaterial utilizado y debido a lag condiciones de cultivo in vitro. Los laboratorios
~ -- ~
~ trabajan en metodos para la detecci6n temprana de estas variantes. Un excelente progreso ha sido alcanzado a
nivel de invernadero con personal entrenado para el reconocimiento de log mutantes. Deben realizarse trabajos
a nivel bioqufmico y molecular para el desarrollo de metodos de diagn6stico.
La aparici6n de lag variaciones gener6 una actitud esceptica en cuanto al uso de material proveniente de cultivo
de tejidos y algunos productores optaron por importar plantulas desde Israel. Aunque cabe recalcar que log
laboratorios locales han trabajado fuertemente en el control de lag causas de la variaci6n y existen algunos
cuyo material presenta tasas de mutaci6n aceptables comercialmente. Boy dfa se da un fuerte sequimiento alas
plantas donadoras de log explantes, pues se ha establecido que algunos materiales son mas propensos alas
variaciones que otros. Se espera que el uso de lag plantulas in vitro continue debido alas ventajas
anteriormente senaladas.
Las mayores ventajas de la aplicaci6n de log metodos de cultivo de tejidos vegetales para la propagaci6n
vegetativa se relaciona con log arboles (forestales y frutales); pero poco se hace en el pais en esta area. Como
muestra el CUadro 7, Unicalente el Instituto Tecnol6gico de Costa Rica (ITCR), el Centro de Investigaciones en
Granos Y semillas (CIGRAS) y el Centro Agron6mico Tropical de Investigaci6n y Ensenanza (CATIE) ejecutan
I proyectos de investigaci6n en la propagaci6n de arboles. Colercialmente, Palma Tica, S.A. aplica la tecnologfa
in vitro para la multiplicaci6n y el lejoramiento genetico de la palma de aceite.
La propagaci6n vegetativa de arboles maderables ha permitido obtener plantulas que presentan un crecimiento mas
rapido y un mejoramiento en la producci6n de celulosa y densidad de madera, entre otras caracterfsticas deseables
(Sondahl et al., 1984). En Costa Rica, la tasa de deforestaci6n anual es de 18 000 hectaxeas y se estima que
45 especies de arboles maderables son amenazados 0 estan en peligro de extinci6n, entre log cuales destacan el
Guayacan Real casi extinto, el Laurel Negro, el Ajo, el Chiricano, el Gavilan, el Caoba, el Nazareno y el
Guapinol Negro (Quesada, 1990). La multiplicaci6n rapida in vitro de estas especies permitirfa obtener material
de sielbra para log programas de reforestaci6n en un corto perfodo de tiempo y posibilitarfa un lanejo sostenible
~ de log recursos forestales aut6ctonos. El establecimiento y reproducci6n in vitro de arboles no es facil por
10 que urge fortalecer la investigaci6n en esta area.
En el CUadro 9 se present a lag oportunidades para la propagaci6n in vitro de arboles frutales de ilportanciaI econ6mica en el pais.
Producci6n de plantas libres de virus
Esta tecnica del cultivo de tejidos ha sido aplicada en el pais principallente en el grupo de lag raices y
tuberculos, log cuales debido a su propagaci6n exclusivamente vegetativa son lag afectados por infecciones
virales, lag cuales inciden sobre el rendiliento y la calidad de lag cosechas.
En el Centro de Investigaciones Agron6micas de la Universidad de Costa Rica se trabaja desde 1984 en la obtenci6n
y multiplicaci6n de plantas de araceas comestibles (tiquisque blanco y morado y nampf) libres del virus del
losaico de la lalanga (DMV, siglas en ingles); recientemente se incluy6 el name (Dioscorea sp) y la yuca. El
proyecto ha sido auspiciado por el CIID), Canada. El DMV es el principal virus que afecta alas araceas tanto
comestibles como ornamentales. SU distribuci6n es generalizada y afecta el desarrollo y el rendimiento de lag
plantas. En Costa Rica la incidencia del DMV en lag plantaciones comerciales de tiquisque es de por 10 lenos
80% (Ramfrez, 1985). En lag plantas en que se observa una sintomatologfa severa, se presenta una merma en la
producci6n de un 24% en tiquisque blanco y un 47% en tiquisque morado (Monge y Arias, 1984), con efectos sobre
la calidad del producto. Actualmente, se conocen log medios de cultivo para la obtenci6n y multiplicaci6n in
vitro de plantas libres del DMV (Monge et al., 1987, 1988; GOmez et al., 1989; 1991); se utiliza la tecnica de
ELISA para la indexaci6n de lag plantulas y se haD realizado ensayos de campo, en log que se han evaluado
diversas generaciones. El rendimiento de lag plantulas es al menos el doble de lag obtenidas con el material
de propagaci6n convencional. El proceso de reinfecci6n en el campo es acelerado; pero lag plantas lantienen un
~ rendimiento superior a lag de propagaci6n tradicional durante por 10 menos tres generaciones, momento en el que
se deberfa obtener material nuevo. El alto costo unitario de lag plantulas y el bajo valor comercial de lag
araceas comestibles en relaci6n a sus contraparte ornamentales, limitan su uso como material de siembra. Se ha~
CUadro 9. oportunidades para la multiplicaci6n y lejoramiento de arboles frutales mediante cultivo de tejidos ~
Arbol Problema Soluci6n mediante cultivo de tejidos
Aguacate Propagaci6n convencional dificil y costosa Micropropagaci6n de patrones y yemas
Desuniformidad patr6n e injerto compatibles
Micropropagaci6n de patrones resistentes
a enfermedades (Phyto~htora)
Micropropagaci6n de materiales nati vos con
potencial de alto rendimiento
Cacao Necesidad de cultivares superiore5 Micropropagaci6n de lineas seleccionadas
Cafe Propagaci6n rapida de cultivares promisorios Micropropagaci6n de cultivares
y resistentes a roya, nematodos, broca del resistentes a roya
cafe. Microinjerto: CatimorjRobusta para
control de nematodos y roya
Citricos Requieren patrones enanos y resistentes a Micropropagaci6n de patrones
enfermedades. CUltivo de meristemas para obtenci6n de
Necesidad de yemas libres de virus plantas libres de virus (yemas)
CicIo de mejoramiento muy largo Microinjerto
Regeneraci6n de plantas a partir del ~
endospermo triploide 0 rescate del
embri6n triploide para la producci6n de
lineas sin semillas
Producci6n de plantas haploides
Rescate del elbri6n diploide de lineas
embriogenicas proveerian un mayor nUmero
de plantas femeninas para programas de
mejoramiento
Mango Mejoramiento convencional muy lento Micropropagaci6n de lineas
monoembriogenicas para aumentar la
variabilidad
Papaya Variabilidad a partir de semilla sexual Micropropagaci6n
Desuniformidad del material de siembra Obtenci6n de plantas libres de virus
Infecci6n viral (cultivo de meristemas)
Fuente: Drew y Smith (1990)
propuesto un programa de producci6n de "semilla" certificada con el objetivo de disminuir log costos y entregar
al productor la "semilla" que el conoce. Para ello lag plantulas provenientes dellaboratorio se trasladarian
a zonas de producci6n no tradicionales I para disminuir la presi6n de in6culo, y se realizarian varios incrementos
en el campo. Pruebas realizadasen Quepos y Guanacaste demuestran que esto es factible.
El impacto social y econ6mico del estableciliento de un programa de "semilla" certificada en araceas comestibles ~j
y name ha sido estudiado mediante simulaci6n por Rodriquez y Weisleder (1988) quienes concluyeron entre otras '-"
cosas que "el cambio tecnico perlitiria lograr un aporte sustancial en divisas, un aumento en la productividad~
par trabajador y una mejor situaci6n para una gran cantidad de agricultores de la zona del tr6pico hUiedo".
'--' Ademas permitiria evitar la diseminaci6n del "mal seco", otra seria enfermedad del tiquisque, bacia nuevas areas
de siembra.
Hasta el momento no se ha encontrado la voluntad politica para el implemento de un programa de este tipo. El
CIA ha iniciado liniprogralas con cooperativas de productores y recientemente una empresa privada, interesada
en la producci6n y exportaci6n de estos cultivos, ha comprado 10000 plantulas, que seran utilizadas para iniciarla producci6n de su propia "semilla".
En papa (SolanUi tuberosUl) , el Ministerio de Agricultura y Ganaderia (MAG) ha establecido, en coordinaci6n con
la Oficina Nacional de Semillas, un programa de producci6n de "semilla" certificada libre de virus, a partir
de plantas producidas in vitro. Plantulas in vitro de lag principales variedades cultivadas en el pais e
indexadas como libres de log principales virus que afectan la papa, son introducidas del Centro Internacional
de la Papa (CIP), Peru, y multiplicadas en ellaboratorio que el MAG posee en Tierra Blanca, Cartago. Las
plantulas son selbradas en invernadero para la producci6n de tuberculos, log cuales se distribuyen a productores
seleccionados para su incremento en el campo. Los tuberculos producto de log incrementos a nivel de calpo, en
zonas adecuadas, son vendidos como "semilla" certificada a log productores. Evaluaciones del estado de infecci6n
viral se realizan en diferentes etapas del proceso.
Los productores de papa son concientes de los beneficios de elplear "semilla" sana y estan dispuestos a
adquirirlai pero la producci6n actual de la misla es insuficiente para abastecer la delanda. El factor lilitante
es la cantidad de plantulas provenientes dellaboratorio. El MAG debe resolver este faltante de plantulas ya
sea aumentando su volumen de producci6n 0 bien coordinando con otros laboratorios privados 0 pUblicos,
eventuallente interesados en la micropropagaci6n de la papa. Recientemente productores de papa panalenos ban
mostrado su interes en obtener "semilla" certificada de papa, 10 que indica la posibilidad de una
comercializaci6n regional de la "semilla" producida. Cabe senalar que log productores panamenos ban importado
~ "semilla" de papa de Holanda y Canada, con un costo superior al que tendria la producida en Costa Rica.
Diagn6stico de enferledades de plantas
El diagn6stico e identificaci6n de log agentes causales de enfermedades en plantas (hongos, bacterias y
nematodos), se realiza utilizando los metodos tradicionales, basados en sintomatologia, aspectos 10rfol6gicos
y medics diferenciales de aislamiento y caracterizaci6n bioquilica. En el Centro de Biologia Celular y Molecular
de la Universidad de Costa Rica (CIBCM) se ofrece el servicio de diagn6stico molecular e inmunol6gico de virus
de plantas. El CIBCM ha sido reconocido pol su capacidad actual para el aislamiento y purificaci6n de virus,
producci6n de anti cuerpos poli y lonoclonales (varios sistemas), analisis de ARBs de doble banda y producci6n
de sondag moleculares (Rivera, 1988).
Fijaci6n biolOgica de nitr6geno
Ellaboratorio de microbiologia de suelos del CIA, trabaja desde hace aDOS en proyectos de fijaci6n bio16gica
de nitr6geno, soble todo la asociaci6n RhizobiUl-leguminosas. Como resultado de este trabajo ban sido aisladas
y seleccionadas cepas para utilizarlas en la fabricaci6n de inoculantes para diversos cultivos. En el CUadro
10 se presentan lag cepas (C6digos), los cultivos en que se emplean y el uso de los mismos.
El mayor uso de log inoculantes producidos es en leguminosas de cobertura y recientemente se ha incursionado
en leguminosas arb6reas y forrajeras. El empleo en cultivos anuales como frijol y soya aunque presenta un gran
potencial basta la fecha es limitado. En este aspecto se requiere mas difusi6n del impacto de la tecnologfa soble
log rendimientos, los costos de producci6n y los efectos beneficos soble el medic ambiente.
Hasta ahora el principal cliente para los inoculantes ha sido Palla Tica S.A., que los utiliza para lag
I leguminosas de cobertura, tanto en Costa Rica como Honduras. Tambien se ban vendido inoculantes a Organizaciones
~ No Gubernamentales (ONG) y algunos agricultores independientes.
CUadro 10. Cepas de RhizobiUl utilizadas en la producci6n de inoculantes, cultivos ,1i1) ~
Y funci6n ;;;l)a;7~:: ~
Cepa CUltivo Funci6n
3101 Arachis pintoi cobertura
Centrocela cobertura
CR-700-703 Arachis hipogea (manl) grano
477-436 Phaseolus vulgaris (frijol) grano
CR-200 pisUi satiVUI (arveja) grano
4099 DeslodiUl cobertura
stylo z antes cobertura
729-730 731 Leucaena arb6rea
751 Erytbrina (por6) arb6rea "~i '
&t$i:
3918 Pueraria phaseoloides (kudzu) cobertura f!,(,i;~tii'i~
':;Di:.lfa';!1
4983 Ca' . ( d' l) ";~.~fi~~' Janus ca Jan gaD u grano 'J,,~.. ~""".,;: ,
i:J U i!!,~a f: ~
100-101 Medicago sativa (alfalfa) forraje .-'
[jBi;i~15 [0
CIAT-61300 TrifoliUl repens (trebol) forraje ,
~[,
4462 Canavalia cobertura 1,';;'.-'.,1&[~3[
j&~ ~'
4062 Mucuna cobertura (;,
4203 Flelingia cobertura
506-514 Glycine lax (soya) grano
747 Sesbania cobertura
Fuente: Laboratorio Microbiologla de suelos CIA-UCR (1993)
El programa de fijaci6n bio16gica de nitr6geno del CIA es el Unico en el pals y el mas avanzado en la regi6n
centroamericana, donde solamente Guatemala recientemente, ha iniciado estudios en este proceso (Rolz, 1988).
El uso potencial de inoculantes en Costa Rica y la regi6n centroamericana es grande, si se considera la
importancia del frijol en la dieta de los centroamericanos y el cultivo de la soya en Nicaragua. En el corto
plazo se contara con el primer inoculante comercial denominado PROBIOL, para el cual existe ya un instructivo
de uso.
En los ultimos aftos se ha estudiado la asociaci6n micorrizal entre el actinomicete Frankia y el genero Alnus ~~
(JaUl) , como otro sistema para el aprovechamiento del nitr6geno atmosferico. El Jaul ha sido una de las especies ~
mas utilizadas para la reforestaci6n en Costa Rica, con un 6,2% del area plantada (Quesada, 1990).
-
Aplicaciones en la Ganaderia
\-:
El trabajo realizado pol Rodriguez (1988) describe alplialente las oportunidades de las biotecnologias para la
producci6n animal en Centro Alerica y se utiliza COIO base en esta conferencia para la presentaci6n de las
aplicaciones actuales en Costa Rica.
Inselinaci6n artificial
Esta tecnica es la mas conocida y utilizada a nivellundial, sobre todo en ganado bovino y porcino.
Las ventajas de la inseminaci6n artificial son:
a. Mejor control sanitario, en especial de enferledades de la reproducci6n
b. Mayor uso de los machos
c. Mayor uso de los lachos lejorados
d. Mejoramiento zootecnico las rapido
e. Uso de reproductores imposibilitados para la lonta natural
f. Dislinuye los costos de producci6n
g. Facil y rentable propagaci6n de nuevo laterial genetico
f. Evita consanguinidad
g. Refrescaliento rapido de sangre en las granjas (Lotz 1993).
En Centroalerica el semen utilizado para la inselinaci6n artificial en ganado bovino ha sido en un 80% ilportado
de los EE.UU. y Canada y .enos del 20% selen local.
En ganado porcino se haD introducido padrotes y selen de EE.UU. y Europa. Las granjas porcinas las grandes
~ utilizan la inselinaci6n artificial COIO parte del proceso productivo y adelas colercializan selen. La Misi6n
China en Costa Rica ha trabajado en ellejoraliento de cerdos utilizando esta tecnica en zonas COIO Guapiles
y Laurel. En forma privada ha sido establecido, en San Jose de la Montana, Heredia, el Centro de Inselinaci6n
Artificial POI el Dr. Johann Lotz Artavia, donde es posible obtener padrotes y cerdas para pie de cr1a, producto
de un programa de inseminaci6n artificial, as1 como semen.
Transferencia y lanipulaci6n de elbriones
La transferencia de elbriones es en la actualidad, una de las biotecnicas que las auge tolan en todo ellundo.
Se usa para incrementar la descendencia de hembras con caracter1sticas valiosas, en un tielpo corto, lediante
la utilizaci6n de superovulaci6n y transferencia de elbriones a ladles "sustitutas".
SegUn Rodriguez (1988), en Centroamerica se ha realizado transferencia de elbriones en forla semi -colercial desde
1983 con exito variable. Los porcentajes de exito a nivel de calpo varian de un 30% y un 50%, pero conforle se
doline la tecnica se espera que estos porcentajes sean layores. Los elbriones transferidos haD sido obtenidos
tanto de donadoras locales COIO elbriones importados.
La Escuela de veterinaria de la Universidad Nacional (UNA) investiga sobre el clonaje y microlanipulaci6nde
embriones y el transplante y congelaliento de los lislOS. El CUadro 11 contiene las instituciones/elpresas que
realizan transferencia de embriones y el tipo de aplicaci6n, en Costa Rica.
Producci6n de sustancias de oriqen anilal para uso en diaqn6stico, investiqaci6n y terapeutica
En la actualidad el suero fetal bovino se usa en grandes cantidades en investigaci6n y diaqn6stico, en EE.UU.
y Europa.
I En 1987 Costa Rica export6 al menos 25 000 litros de este suero COIO "Iateria prila" que fue procesada en otros
~ paises y vendida a mas de US $ 230 pOI litro (US $ 5 750000) por las colpafiias procesadoras (Rodriguez, 1988).
El procesamiento consiste en centrifuqaci6n, filtraci6n e irradiaci6n con rayos galla, adelas de las pruebas
de e~terili~ad y control de calidad necesarias. POI 10 que, Rodriguez (1988) ha sugerido que el procesamiento ~
podrla reallzarse localmente y exportarse el producto termlnado. IIiiiI
CUadro 11. InstitucionesjEmpresas que haD realizado transferencia de embriones en Costa Rica ~
,~,,'
,."" "
Instituci6njEmpresa Tip041
Escuela Medicina veterinaria (UNA) Experimental
Dres. Quir6s Y Solis Semi-comercial
Dres. Robert y Fernandez Semi-comercial
Prograla UNA-MAG-GTZ Experimental
CATIEjUniv. Missouri Experimental
Fuente: Rodriguez (1988)
En Costa Rica la compaftia Polybiotica, S.A., en convenio con un consorcio Europeo, produjo albUmina de suero
fetal bovino e inmunoglobulina bovina del tipo IgG, utilizados en trabajos sero16gicos, para la empresa Sigma.
Lalentablelente la colpaftia ha dejado de operar.
El Instituto Clodomiro Picado produce sueros antiofidicos (polivalente, anticoral y veterinario) yanticuerpos
lonoclonales. Talbien subproductos sanguineos: plasma de conejo, eritrocitos de carnero, plasma equino, albUmina ~
y sangre de caballo.
Consideraciones finales
La aplicaci6n de la biotecnologia a la agricultura ofrece muchas oportunidades para aumentar log rendimientos
POI ledio del desarrollo de plantas de rapido creciliento, de alta producci6n, resistentes a insectos y
enferledades y tolerantes a lag condiciones adversas del albiente (salinidad, acidez, temperatura, estres
hidrico). En el sector pecuario, el aumento de la productividad estara asociado al desarrollo mediante
biotecnologia de nuevas metodos de diagn6stico y para la prevenci6n y control de lag enferledades (vacunas),
ellejoraliento de la nutrici6n animal y la proloci6n del crecimiento y a la aplicaci6n de nuevas tecnicas al
mejoraliento genetico.
Cola se describi6, en el pais se hace usa de lag biotecnicas menos complejas, posiblemente asociado a log menores
costas econ6micos y a que requieren equipos simples.
Algunos obstaculos han sido identificados para la rapida y eficiente inclusi6n de la nueva biotecnologia en log
procesos de producci6n y desarrollo tecno16gico en Costa Rica y otros paises de America Latina (Arias, 1987;
Izquierdo y villalobos, 1992):
1. falta de recursos humanos especializados en el calpo de la biotecnologia
2. lilitados recursos financieros y operacionales para log laboratorios
rr:.i6 £( Ii:!
3. falta de capital de riesgo para el estableciliento de compaftias de biotecnologia .f~O1V! 1
4. debiles relaciones entre el sector academico y el sector productivo ::)~ \::;l~ .. [J
;;;'J:c,l'~ ff!
~ 5. falta de mecanismos de informacion adecuados entre laboratorios
6. falta de una actitud positiva para el trabajo multidisciplinario.
Estos obstaculos deben ser superados para obtener el mayor provecho de log avances en el campo de la
biotecnologia. Debe formularse una clara estrategia nacional para identificar log problemas locales, donde la
biotecnologia podria aportar soluciones, como base para el impulso de la misma en el pais, de manera que se
concentren recursos y esfuerzos en programas de impacto nacional.
Si bien la biotecnologia puede ofrecer grandes beneficios, tambien existen problemas potenciales. Los pequenos
productores pueden experimentar una desventaja socioeconomica en relaci6n con aquellos que poseen capacidad
economica para utilizar log productos de la biotecnologia. Ya se mencion6 el caso de lag araceas comestibles
en Costa Rica, en el que la ausencia de decision politica para la implementaci6n de un programa nacional de
produccion de "semillaft certificada, impide que log beneficios de la nueva tecnologia lleguen basta el pequeno
y medianos productor. La biotecnologia puede tambien contribuir a reducir la diversidad genetica en varios
cultivos, 10 que podria aumentar la susceptibilidad a lag plagas, lag enfermedades y lag condiciones de clila.
Ademas unas pocas industrias podrian obtener el control de lag nuevas aplicaciones industriales y, por tanto,
el de la oferta de semillas y plantas de alto rendimiento. Esto significaria para log productores y consUlidores
de paises tropicales con una gran diversidad genetica, pagar derechos por productos biotecno16gicos desarrollados
usando sus recursos naturales y su conociliento, sin costo alguno. En este aspecto debe legislarse sobre el
manejo de la biodiversidad y se deben realizar esfuerzos para su caracterizaci6n y conservaci6n. El tela de lag
patentes debe ser criticamente analizado y politicas formuladas, que provean ellayor beneficio posible para
log poseedores de log recursos naturales. No debe olvidarse que son log paises desarrollados, log que basta
abora, producen log "inventos " patentables, y log paises en vias de desarrollo log consUlidores de tales
adelantos. Ademas debe considerarse que mucha de la investigacion y desarrollo en biotecnologia en log paises
industrializados esta dirigida a la sustituci6n de lag importaciones de productos provenientes de paises
~ tropicales (cacao, coco, palma aceitera, vainilla y otros).
El desarrollo de una masa critica, mediante la formacion de recursos humanos, debe considerarse prioritaria.
La investigaci6n y desarrollo en biotecnologia en el pais no debe responder a una moda, sino a la bUsqueda de
soluciones a problemas concretos con la nueva herramienta de la biotecnologia.
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