Mejoramiento Genético Nativo y el Maíz transgénico en México Antonio Turrent-Fernández José Antonio Serratos-Hernández

1. Mejoramiento Genético Nativo y el Maíz transgénico en México Antonio Turrent-Fernández José Antonio Serratos-Hernández Alejandro Espinosa Calderón

2. Argumentos en pro de la liberación comercial del maíz transgénico en México • Se conoce la biología reproductiva del maíz y del Teocintle, lo que nos permite sembrar comercialmente maíz transgénico y a la vez impedir el flujo de ADN transgénico hacia el maíz nativo. Esto puede lograrse con aislamiento geográfico y fenológico. Además, los centros de diversidad de maíz pueden ser protegidos en áreas de exclusión. • En su mayoría, los materiales genéticos nativos ya han sido colectados y caracterizados y están a salvo en los Bancos de Germoplasma. Se puede usar estos recursos para descontaminar regiones aisladas. • La domesticación del maíz ocurrió en el pasado lejano. Es mejor dejar que la ciencia moderna se haga cargo de cualquier mejoría posterior. • Después de todo, ya habido erosión genética significativa de esos recursos genéticos: queda poco en el campo y ya está resguardado. • Cualquier flujo de AND transgénico hacia el germoplasma nativo es una ayuda más que un daño para el productor de escasos recursos.

3. En resumen: El Mejoramiento Genético Nativo no existe en Mesoamérica, o es irrelevante para México y el mundo. Y por lo tanto ¿Porqué oponerse a la siembra comercial de maíz transgénico en México?

4. ¿Es necesaria la liberación comercial del cultivo de maíz transgénico para alcanzar la seguridad alimentaria de México? • Seguridad alimentaria: Potencial productivo actual del campo • mexicano excluyendo al maíz transgénico • Diversidad genética de maíz: Hipótesis de coexistencia del maíz • transgénico y las razas nativas de maíz • Impacto ecológico: Hipótesis T-ADN-R como alternativa óptima o única • a los agropesticidas • Salud pública: Hipótesis de inocuidad alimentaria y nula transferencia • horizontal • Impacto cultural: SILENCIO • Estrategia oligopólica = control del mercado de semillas: SILENCIO

5. SEGURIDAD ALIMENTARIA Análisis del potencial productivo actual de maíz en la República Mexicana Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias INIFAP

6. Concepto de potencial productivo de maíz en México • El concepto de potencial productivo de grano de maíz es similar al concepto de reservas probadas de petróleo. • La producción anual de grano de maíz se asemejaría a la extracción anual de petróleo.

7. Estudios sobre el potencial productivo de maíz en México • Laird, 1963 • Turrent, 1986 • INIFAP-PRONAMAT, 1991 • Actualización: Turrent et al., 1996 • Actualización: Turrent et al., 2004

8. 2000 experimentos de maíz de temporal conducidos entre 1952 y 1980 Estratos climáticos Estratos edáficos Plano profundo Ladera profundo Plano delgado Ladera delgado P/E Ta < 0.5 <18 109 107 95 3 18-23 28 12 34 5 >23 1 0 0 5 0.50-0.69 <18 32 14 21 5 18-23 1 2 4 0 >23 7 14 16 6 0.70-0.89 <18 92 49 45 5 18-23 21 2 25 20 >23 17 4 4 7 0.90-1.29 <18 206 47 87 40 18-23 86 20 39 9 >23 56 20 31 8 1.30-2.00 <18 19 14 22 5 18-23 6 1 4 0 >23 70 8 26 12 >2.00 <18 74 43 36 15 18-23 15 5 1 10 >23 55 18 10 3 TOTALES 895 380 500 158

9. Clasificación de las tierras de labor de temporal de México, según cinco Provincias Agronómicas

10. Estudios recientes para ampliar el potencial productivo de maíz en México • Hay 2 millones de ha de labor en 8 estados del Sur-Sureste que por no disponer de riego se cultivan bajo temporal y descansan durante el ciclo OI. Sin embargo, tienen acceso a fuentes de agua renovable y podrían cultivarse dos veces al año si se las dotara de infraestructura hidroagrícola. • En los ciclos OI 97/98 y 98/99 el INIFAP condujo experimentos en 10 localidades representativas del Sur-Sureste, como segundo cultivo bajo riego. Los resultados sugieren que la tecnología actual del INIFAP permitiría obtener rendimiento promedio del orden de 8 ton/ha. Estos resultados están publicados en Agric. Técnica de México. • El acondicionamiento de un millón de ha con pequeña irrigación, añadiría 8 millones de ton de grano al potencial nacional anual. • Finalmente, queda el recurso inexplorado de la reserva de más de 9 millones de ha con potencial agrícola, que en la actualidad son subutilizadas bajo ganadería extensiva en el Sureste.

11. Potencial productivo de maíz en la primera mitad del siglo XXI (desarrollo en los próximos 20 años) ______________________________________________________ ESCENARIO Producción en millones de t/año ______________________________________________________ Actual* 29.0 Más 1 millón ha del S-SE bajo riego 8.0 Más 2 millones ha bajo manejo agropecuario con riego en S-SE 16.0 TOTAL POTENCIAL 53.0 _____________________________________________ * Con 5.5 millones de ha de temporal más 1.5 millones bajo riego

12. Conclusiones • El campo mexicano cuenta con los recursos de tierra, agua, mano de obra y tecnología pública para producir 50 millones de ton anuales de maíz no-transgénico. • Esta producción potencial es alcanzable en los próximos 20 años, en la medida en que el Estado Mexicano asuma las decisiones pertinentes, que incluyen la inversión para actualizar infraestructura hidroagrícola obsoleta y ampliarla, en investigación, enseñanza, extensión y otros servicios.

13. Hipótesis de la coexistencia • VARIAS PREGUNTAS PERTINENTES • ¿Qué le ha ocurrido al maíz desde su aparición en Mesoamérica? • ¿Está la diversidad genética del maíz de Mesoamérica congelada en el campo como lo está (o casi) en los bancos de germoplasma? • ¿Es la domesticación del maíz un proceso concluido o en progreso? • En la comunidad agronómica hay consenso de que existe un proceso de mejoramiento genético nativo que es una prolongación de la domesticación.

14. Maíz Origen del maíz Mesopotamia y Mesoamérica ¿Hubo propósito alguno en la selección? ¿Continúa la domesticación? Híbrido Teocintle

15. La diversidad genética observable sugiere interacción con la mano del hombre: “caracteres agronómicos insertos” 330 generaciones de productores 62 grupos étnicos Espacio megadiverso Más de 50 razas nativas de maíz Estudios etnobotánicos Interacción con biota EJEMPLOS

16. RELACIONES ASOCIATIVAS CON MICROORGANISMOS Raíces adventicias de la raza Olotón en la Sierra Mazateca. Material mucilaginoso Plantas de vigor sobresaliente

18. Relaciones asociativas multipropósitodel maíz Más de 50% de frecuencia de este carácter en esta raza de la Sierra Mazateca de Oaxaca. Tesis de MC dirigida por el Dr. Ronald Ferrera del CP • 36 de 46 aislamientos del mucigel mostraron capacidad de fijación de N. Los géneros involucrados fueron: Pseudomonas, Azospirillum, Derxia y Xanthobacter; • 6 aislamientos del mucigel y 3 de la Rizósfera mostraron actividad antibiótica contra Rhizoctonia, Sclerotium y Fusarium • 3 de 96 aislamientos del mucigel y de la Rizósfera mostraron simultaneamente actividad en fijación de N, antibiosis y disolución de P del suelo: Azospirillum, Citrobacter y Enterobater

19. Algunas preguntas pertinentes: • ¿Cual es el costo/beneficio para la planta: glucosa y qué más? ¿Cómo atraer socios deseados y repeler invasores? • ¿Cómo es que ocurre esto? • ¿Cuanto N, P, vigor y protección para el maíz? ¿Geneticamente controlado? • Si tal fuera el caso: ¿Se trata de un proceso por pasos que requirió más de una mutación?¿Cómo se armó todo esto? • ¿Cual fue el mecanismo genético para alcanzar una alta frecuencia del carácter en poblaciones de maíz sin desnaturalizar las frecuencias de alelos características de la raza Olotón? • ¿Quien hizo este mejoramiento genético y cual su horizonte de tiempo? • Hernández X. se preguntaba (1) ¿Cuales fueron los propósitos de la selección del maíz bajo domesticación , y (2) ¿Cuales mecanismos genéticos fueron usados en ausencia de los conocimientos de la genética moderna?

20. Algunos caracteres frecuentes en las razas nativas de maíz • Alta calidad de proteína; • Alto contenido de aceite en el germen; • Resistencia a algunas plagas y a enfermeda- des del follaje, raíz y mazorca; • Resistencia a plagas y enfermedades del almacén; • Adaptación a hiperacidez del suelo; • Adaptación a hiperalcalinidad del suelo; • Relaciones asociativas con microorganis-mos para la fijación de N, disolución de P, resistencia a enfermedades de la raíz; etc.

21. El Mejoramiento genético nativo del • Maíz (proceso de domesticación) • Hernández X. estudió este fenómeno en sus exploraciones Etnobotánicas en México, Guatemala, Cuba, Colombia, Ecuador y Perú; sus observaciones son: • El campesino cultiva varios tipos de maíz (granos, texturas, color, precocidad, etc.) y aún razas, en sus predios (Simpátricos); • 2. Es cuidadoso observador de la naturaleza, siempre en la búsqueda del mejor maíz para cada nicho edafoclimático: ladera, suelo profundo o somero, fecha temprana o tardía de siembra, viento, sequía, helada, resistencia a plagas, etc. • 3. El productor conoce del efecto de la polinización entre plantas; conoce las • diferentes fechas de floración de sus tipos de maíz; • 4. La mujer tiene el conocimiento preciso sobre el mejor tipo de maíz para cada • uso específico; ella es la encargada de la selección de la semilla para la • siembra: aplica una alta presión de selección (1%); • 5. Intercambia su maíz con vecinos y trae materiales prometedores a veces de grandes distancias, para su prueba y eventual introducción como variedad o como progenitor; (Alopatría).

22. El mejoramiento genético nativo • Los elementos centrales de este sistema parecen ser: • La introducción colectiva y continua de nuevos materiales y su hibridación con el material local; • La recirculación del material genético entre los predios, • muestreando varios nichos edafoclimáticos; • 3. La selección de mazorcas y semillas como mecanismo conductor del mejoramiento, siguiendo un consenso cultural sobre el tipo ideal de mazorca y semilla para cada uso; • 4. La repetición multilocalidad de este proceso y por prolongados períodos de tiempo; • 5. Repetición en paralelo en 59 razas nativas de maíz; • Hace por lo menos 60 años que los materiales genéticos • del INIFAP se han infiltrado a las razas nativas por este • mecanismo, y más recientemente, también materiales exóticos de clima templado.

23. .El número de genotipos posibles de la especie es casi infinito: 3 alelos de 3000 genes del repertorio Zea mays L. Subsp. mays generarían101431 genotipos posibles. En contraste, los pequeños productores mexicanos siembran cada año 1010 genotipos, mientras hay sólo 109 semillas congeladas en todos los Bancos de Germoplasma. • El número de genotipos que no ha aparecido es infinito. • La búsqueda mediante el MGN de esos genotipos no-natos es justificable por (a) la inmensidad de su operación en paralelo, (b) por ser México el mayor centro de diversidad genética de maíz, y (c) porque la humanidad va a necesitar esos nuevos genotipos para sus agroecosistemas en deterioro progresivo. • . Estimamos que hay alrededor de un millón de UP (<2ha) de 62 grupos étnicos mexicanos practicando el MGN de 59 razas nativas de maíz.

24. HIPÓTESIS DE COEXISTENCIA • “Acumulación progresiva-irreversible del ADN • transgénico en las Razas Nativas de maíz después de la liberación comercial de maíz transgénico” • Habrá “CONTAMINACIÓN GENÉTICA”; • predecible a partir de: • Las prácticas de campo del Mejoramiento Genético Nativo. • Características de la segunda oleada de maíz transgénico. • La Biología reproductiva del maíz. • La etapa actual de la tecnología del ADN recombinante.

25. La primera oleada de maíz transgénico Su genoma residente (no transgénico) está adaptado a la faja maicera EEUU: es vulnerable a los agobios bióticos y abióticos del agroecosistema mexicano, tales como enfermedades, sequías, fotoperíodo, hiperacidez del suelo, etc. Sus progenies con RNM son competidoras pobres de las mismas RNM. La contaminación genética provocada es de frecuencia baja aunque geográficamente amplia. La segunda oleada de maíz transgénico Su genoma residente ha sido mejorado genéticamente para México; ha sido exitoso bajo riego y buen temporal. Independientemente de su inserto transgénico, sus progenies con las RNM manifestarán heterosis y serán buenos competidores de las RNM. Las posibilidades de introgresión transgénica son cuánticamente superiores.

26. Rasgos de la Biología reproductiva del maíz • > 95% del polen fecundante viene de plantas vecinas. • Veinte millones de granos de polen por planta y unos 500 embriones. • 10 cromosomas que contienen colectivamente unos 50 mil genes; cada cromosoma tiene dos cromátidas, una por progenitor. • Intercambio de ADN entre cromátidas hermanas durante la meiosis alrededor de uno a tres quiasmas ubicados al azar en cada evento. • Estrategia diseñada para desplegar la diversidad de las especies y enfrentar los agobios bióticos y abióticos.

27. Algunos rasgos de la tecnología del ADN recombinante • en su condicióncomercial actual • (Con implicaciones en la transformación por vía sexual) • El inserto transgénico tiene status de quimera (ADN extraño al ADN residente, compite por recursos: uso del ribosoma, energía, aminoácidos y otros insumos). Carece de mecanismo encendido-apagado. • El promotor más común es CaMV35S de origen viral. • Ubicación del inserto impredecible a priori: cualquier cromosoma y cualquier locus. • Se puede predecir que los 36 eventos transgénicos independientes presentes en EEUU y Canadá ocupan loci diferentes. • El método biolístico ubica desde 0 hasta 50 insertos por embrión y se sabe que los individuos con muchos insertos no son viables.

28. Maíz nativo y MGN Polinización cruzada, Produce, conserva e inter- cambia su semilla con vecinos, Búsqueda activa de nuevos materiales para cruzarlos con los propios, Intercambio de ADN entre cromátidas en la Meiosis Maíz Transgénico y T-ADN-R Locus transgénico no controlado, Status de quimera, Mano corporativa libre en el genoma del maíz: 36 eventos independientes en loci diferentes, acumulables por cruzamiento sexual. La interacción entre el maíz transgénico y las 59 razas nativas de maíz, amenaza la operatividad del Mejoramiento Genético Nativo (MGN) en el plazo largo x Segunda oleada de maíz transgénico en germoplasma adaptado Transformación de progenies (activa y pasiva) Acumulación de ADN-T en progenies sucesivas ¿Interferencia con el genoma residente a plazo largo: 50 años? Se debe investigar bajo bioseguridad y condicionar liberación comercial

29. Polémica dentro de la comunidad académica • mexicana respecto a la acumulación de ADN transgénico en las razas nativas de maíz • Irrelevante porque las especies saben cómo • manejar el ADN no funcional; disponen de • mecanismos para silenciarlo, que desarrollaron • en su evolución. • Sumamente peligroso para la sobrevivencia de las • razas nativas de maíz y su ancestro el teocintle: • riesgo de semiesterilidad, pérdida de vigor, • granos defectuosos, pérdida de resistencia a • agobios bióticos y abióticos.

30. Hipótesis de la coexistencia • Dos líneas por investigar: • Predicción de la velocidad de introgresión de ADN transgénico a las razas nativas una vez que se liberara la siembra de maíz transgénico al nivel comercial según lo prevé la LBOGM. • 2. La existencia de un umbral de acumulación de ADN transgénico en las razas nativas, antes de que el ADN residente experimente interferencia en sus funciones vitales.

31. Pertinente a la velocidad de introgresión • Añadir la base cuantitativa a la descripción que • hizo Hernández X. de los procedimientos del • Mejoramiento Genético Nativo (el trabajo • de Louette es un ejemplo) • 2.Aportar más ejemplos de introgresión de los • materiales híbridos sobre las razas nativas de • maíz (la tesis de Maestría de Vega es un ejemplo) • porque éste es el camino que seguirá la introgresión de ADN transgénico en los maíces nativos.

32. Umbral de acumulación de ADN • transgénico sobre razas nativas de maíz • Hacer cruzas y retrocruzas de maíces transgénicos • de eventos independientes con maíces nativos • asistidos con técnicas moleculares, para acumu- • lar dosis crecientes de ADN transgénico en las • progenies; • Evaluar los comportamientos agronómicos de las • progenies usando como testigo al material nativo; • hacer la caracterización molecular de los • genotipos.

33. Umbral de acumulación de ADN • transgénico sobre 59 razas nativas de maíz • BAJO CUARENTENA: ¿ISLAS MARÍAS? • Plan para acumular 36 eventos transgénicos en 59 razas nativas en cinco años, dos ciclos por año, cruzando con donadores transgénicos y retrocruzando tres veces hacia cada RNM; usar técnica ELISA específica o bien pintado con herbicida para escoger individuos transformados. Conservar semilla remanente de individuos transformados y no. • Durante el 9° ciclo se obtiene progenies con 93.75% de germoplasma nativo y con cargas genéticas desde 0 hasta 12 eventos transgénicos; en el 10° ciclo se acumula hasta 36 eventos transgénicos. • Evaluar los comportamientos agronómicos de las progenies usando como referentes a los materiales nativos con 93.75% de germoplasma nativo: germinación, morfología, vigor, deficiencias nutricionales, enfermedades, fase reproductiva, biomasa, índice de cosecha, etc. • Anásis de ADN desde el 1° ciclo: caracterización molecular de las poblaciones progenitoras; diseño de primers y sondas específicas basándose en identificador único de la OECD del OGM y evaluaciones de bioseguridad de los países de liberación.

34. Maíz transgénico como alternativa • de los agropesticidas • Hay 75 plagas insectiles del cultivo del maíz en México • según J.A. Sifuentes del INIFAP (1985); • El daño económico puede ser de 30 a 40% de la producción; • Entre las plagas insectiles de mayor importancia • económica: • Gusano Cogollero:Spdoptera frugiperda (J.E. Smith) • Gallina Ciega:Phyllofaga crinita (Bur) • Doradilla:Diabrotica virgifera (Krysan and Smith) • Gusano Elotero: Heliothis zea (Boddie) • Pulgón:Ropholosifum maidis (Fitch) • Gusano Soldado:Pseudaletia unipunctata (Haw) • Araña Roja: Paratetranychus stickney (McGregor)

35. MANEJO AGROECOLÓGICO DE PLAGAS • “El gusano cogollero como ejemplo” • (Dr. Fernando Bahena INIFAP-Uruapan) • El arsenal biológico de parasitoides del gusano cogollero en México es 40 especies que coevolucionaron con el maíz y con su plaga. • En 85 localidades infestadas en Michoacán encontró 25 parasitoides que controlaron el 60% de las infestaciones. • También hay entomopatógenos, extractos de plantas y otros medios. • Tendría gran sentido invertir de manera sustantiva en la investigación y desarrollo pertinentes para aprovechar este arsenal en beneficio de la ecología, la economía local y la generación de fuentes de empleo.

36. Hipótesis de inocuidad alimentaria • Tema de intenso debate internacional • Énfasis en la inocuidad de la toxina • (Escuela Norteamericana) • Énfasis en la inocuidad del alimento • transgénico (Escuela Europea)

37. Escuela Europea • Caso de Arpad Pusztai Rowett Institute, Aberdeen, Scotland • Caso Irina Ermakova Russian Academy of Sciences • http://www.gmwatch.org/archive2.asp?arcid=7080 •       Ermakova I.V. Genetically modified organisms and biological risks. Proceedings of International Disaster Reduction Conference, Davos, Switzerland, August 27 –September 1, 2006, pp.168-171. • Title:      The geography of risk: special concerns for insular ecosystems and for centres of crop origins and genetic diversity. • Source (in this edited volume):     Transboundary Movement of Living Modified Organisms Resulting from Modern Biotechnology: Issues and Opportunities for Policy-makers. Regal yr:1997 vol:Kalemani J. Mulongoy, editor pg:159 -169 • LIBROS • Jeffrey M. Smith. 2003. Seeds of Deception “Exposing Industry and Governement. “Lies about the Safety of the Genetically Engineered foods you’re Eating”. Yes! Books. Fairfield, Ia. 52556. 289 pp. • Jeffrey M. Smith. 2007. Genetico Roulette. The documented health risks of genetically engineered foods. Yes! Books. Fairfield, Ia. 52556. 319 pp.