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22 de junio de 2011

Del Mejoramiento Genético a la Protección de Nuevas Variedades

Esta entrada se basa en lo expuesto en el seminario "Derechos de propiedad intelectual sobre lo vivo y el mejoramiento de especies agrícolas" realizado en la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, el 3 de diciembre de 2010, en el libro Genética y Mejora Vegetal de la Universidad Politécnica de Valencia y en lo publicado en el Convenio Internacional para la Protección de las Obtenciones Vegetales (UPOV-Unión Internacional para la Protección de las Obtenciones Vegetales). 


La Agrobiodiversidad o Biodiversidad en la agricultura: "considera todos los grupos vegetales y animales en la agricultura, como sus parientes silvestres, sus especies de origen y las especies que interactúan con ellas como los polinizadores, plagas, predadores, como también toda la gama donde se desarrolla la agricultura, y no sólo los espacios con tierras arables y parcelas cultivadas. Así, ella contiene toda la variedad y variabilidad de los seres vivos que contribuyen a los alimentos y a la agricultura en general. Incluye los genes, las poblaciones, las especies, las comunidades, los ecosistemas, y los componentes del paisaje pero también las interacciones humanas con ellos. Incluye muchos habitáts y especies que están fuera de los sistemas agrícolas y que van a beneficiar a la actividad agrícola y mejorar las funciones del ecosistema cultivado" (Jakson et al., 2005 citado por  Bazile, 2010). 
"Los Recursos Fitogenéticos engloban todo el material genético vegetal de diverso contenido adentro de las variedades tradicionales y de las variedades mejoradas como también de las variedades silvestres que tienen vínculos con las especies cultivadas (parientes) y todas las otras plantas silvestres que podemos utilizar hoy día o en el futuro con fines alimentarios o agrícolas" (FAO, 1996 citado por Bazile, 2010). 
La existencia de diversidad ha hecho posible no solo la evolución natural de las especies, sino también la selección de las mismas ejercidas por el hombre. Producto de esta selección artificial, las humanidad ha domesticado plantas y animales para su aprovechamiento, obteniendo variedades y razas adaptadas a sus necesidades (Fita Fernández et al., 2008).
Según Fita Fernández et al. (2008) el mejoramiento genético vegetal, trata de aprovechar el potencial genético de las plantas en beneficio del hombre, su objetivo final es desarrollar nuevas formas cultivadas (Cultivares) adaptadas a las necesidades humanas. Desde hace aproximadamente 10.000 años cuando el hombre comenzó la domesticación, las plantas seleccionadas han sufrido extraordinarias transformaciones, presentando grandes diferencias con las especies silvestres a partir de las cuales se domesticaron. En este sentido Bazile (2010) señala 5 centros de origen de los recursos fitogenéticos: 

  • Oriente Próximo para la cebada y el trigo.
  • Sudeste Asiático para el arroz.
  • Los Andes para la papa y la quinoa.
  • África para el mijo y el sorgo y
  • Centroamérica para el maíz. 

Mientras que Fita Fernández el al. (2008) señala 8 centros de origen: 

  • Centro chino (A): para la soja, rábano, nabo, pak-choi, repollo, cebollín, rakkyo, pepino (cucumis), y el ñame,
  • Centro Indio malasio e Indiomalayo (Ba y Bb): para la berenjena, pepino (cucumis), poroto mung, caupí, taro, yam, banana, y árbol del pan,
  • Centro centro asiático (C): para la arveja, haba, poroto mung, mostaza, cebolla, ajo, espinaca y zanahoria,
  • Centro Próximo Oriente (D): para la lenteja y el lupino,
  • Centro mediterráneo (E): para el apio, espárrago, betarraga, nabo, repollo, achicoria, pastinaca, arveja y ruibarbo.
  • Centro Abisinio (F): para Okra, berro y caupí.
  • Centro centroamericano (G): para el pimiento, ají, alcayota, zapallo, camote, poroto lima, poroto y maíz.
  • Sudamericano (H):  (Ha) Perú-Ecuador-Bolivia: Pimiento, ají, zapallo, tomate, garrofón, poroto, tomatillo, papa, pepino de fruta; (Hb) Chile: papa; (Hc) Brasil-Paraguay: Mandioca.
Estos centros de origen permiten la búsqueda de accesiones genéticas que aporten variabilidad a los caracteres que se desean mejorar, ya que en ellos se presenta la más alta diversidad intraespecífica de las especies que contienen. 
Los pasos o fases para realizar un programa de mejora genética vegetal son: 

  • Definición de los objetivos del plan de mejora.
  • Búsqueda o prospección de los genes que pueden permitir alcanzar los objetivos deseados.
  • Combinación de los genes para formar un nuevo material vegetal (posible cultivar).
  • Evaluación del material vegetal obtenido.
  • Distribución de este material como una nueva variedad o cultivar comercial.

La mejora genética se apoya en la genética, botánica, fitotecnia, fisiología vegetal, bioquímica, fitopatología, entomología y estadística, en los últimos años se ha generado una gran revolución a través de la emergencia de la ingeniería genética, la genómica y las biotecnologías. 
El desarrollo de nuevos materiales vegetales mejorados (cultivares, segregantes o mutantes) implica un proceso largo y altamente costoso, por ello para incentivar el desarrollo de nuevos materiales se usan formas de protección de las Obtenciones con derechos de propiedad que permitan recuperar la inversión realizada (Fita Fernandez et al., 2008).

Página de la UPOV 2011 

La Unión Internacional para la Protección de las Obtenciones Vegetales (UPOV) es una organización intergubernamental con sede en Ginebra (Suiza) y creó el Convenio Internacional para la Protección de las Obtenciones Vegetales. El Convenio fue adoptado en París en 1961, y fue revisado en 1972, 1978 y 1991. El objetivo del mismo es la protección de las obtenciones vegetales por un derecho de propiedad intelectual (implica pago de royalty por el uso de la invención).
Dentro del Convenio UPOV91, se entiende por Obtentor a la persona que haya creado o descubierto y puesto a punto una "variedad", la persona que sea el empleador de la persona antes mencionada o que haya encargado su trabajo, cuando la legislación de la Parte Contratante en cuestión así lo disponga, o el causahabiente de la primera o de la segunda persona mencionadas, según el caso. En el mismo convenio se define Variedad un conjunto de plantas de un solo taxón botánico del rango más bajo conocido que, con independencia de si responde o no plenamente a las condiciones para la concesión de un derecho de obtentor, pueda 
  • Definirse por la expresión de los caracteres resultantes de un cierto genotipo o de una cierta combinación de genotipos, 
  • Distinguirse de cualquier otro conjunto de plantas por la expresión de uno de dichos caracteres por lo menos, 
  • Considerarse como una unidad, habida cuenta de su aptitud a propagarse sin alteración.
La UPOV concederá derechos de obtentor cuando la variedad sea: Nueva, Distinta, Homogénea y Estable, lo que se debe demostrar (UPOV, 2011). Así, en muchos medios se señala que empresas multinacionales como Monsanto, pueden apoderarse de los recursos fitogenéticos y de las "especies" de Chile, sin embargo, Chile está adjunto al Convenio sobre la Diversidad Biológica (CDB) y esto le reconoce soberanía del Estado de Chile sobre sus recursos fitogenéticos, por lo tanto el acceso y uso de los mismo, son organizados por un contrato bilateral y en caso de presentarse situaciones extrañas, se puede recurrir a la protección de los recursos fitogenéticos (Trommetter, 2010), así como también se pueden declarar "Reservas" a través del Convenio UPOV91 siempre cuando se haya sido miembro del Acta UPOV78 (condición que Chile poseería al firmar la UPOV91), mediante la cual se declaran  materiales como propios de la cultura y las tradiciones del país, exentas de protección. 
En cuanto a los derechos de los agricultores, la UPOV91 señala que "sólo pueden utilizar las semillas guardadas de cosechas anteriores dentro de sus propias tierras, si las leyes nacionales lo permiten, dentro de límites razonables y resguardando los legítimos intereses del obtentor" (Santilli, 2010). Acá se restringe el intercambio y venta de semillas guardadas de variedades protegidas. Si bien en el Acta UPOV78 de la cual Chile es miembro no otorga tales restricciones a los agricultores, la firma de TLCs con USA y la Unión Europea obliga a Chile a adoptar el Acta UPOV91. Las restricciones señaladas se aplican sólo a cultivos protegidos (variedades) por derechos de propiedad intelectual (Santilli, 2010). 
También dentro de las restricciones (derechos del obtentor) no se puede utilizar un material protegido para la generación de nuevas variedades (variedades derivadas) sin pagar por la innovación previamente realizada por el obtentor del material parental. En otro sentido Gratacós (2010) señala que se puede proteger la propagación de la nueva variedad obtenida, pero el material reproductivo para producir nuevas variedades debe quedar de libre disposición o acceso y tampoco que si un obtentor obtiene una nueva variedad de otras 2 variedades libres, él se apropie y comience a restringir el acceso para la obtención de nuevas variedades, ya que puede ser dueño de la variedad que obtuvo, pero no del material sexual que posee (a no ser que haya estado protegido y se obtenga una variedad derivada de la misma). 
La discusión de la UPOV91 en Chile, no se aplica a su contenido referente a los OGM (organismos genéticamente modificados) ya que en Chile no se producen este tipo de productos, y la legislación referente al tema se discute en un proyecto de ley diferente. 
El lado positivo de la aplicación de la UPOV91 es el incentivo hacia la innovación en materia de mejoramiento genético en Chile y un salto hacia la creación de nuevas variedades adaptadas a las condiciones y necesidades del país, como a su vez poner en el mercado de variedades, materiales que pueden ser útiles en otros países y de los cuales recibir royalties, por otro lado el poseer variedades propias generará un aumento en la competitividad de la agricultura nacional, al no depender de variedades creadas fuera del país. 

Bibliografía:

Bazile, D. 2010. Biodiversidad, agrobiodiversidad y recursos fitogenéticos para agricultura y alimentación: entre origen, acceso, circulación y apropiación de lo vivo. Derechos de propiedad intelectual sobre lo vivo y el mejoramiento de especies agrícolas. pág: 7-15. 

Fita Fernández, Rodriguez Burruezo y Prohens. 2008. Genética y mejora vegetal. 190 p. Editorial Universidad Politécnica de Valencia. Valencia, España. 


Gratacós, E. 2010. Mejoramiento genético en cerezas: una mirada desde la agronomía. Derechos de propiedad intelectual sobre lo vivo y el mejoramiento de especies agrícolas. pág:43-51. 

Santilli, J. 2010. El surgimiento de los "derechos de los agricultores" en el plano internacional. Derechos de propiedad intelectual sobre lo vivo y el mejoramiento de especies agrícolas. pág: 27-34.

Trommetter, M. 2010. Organización de la investigación y derecho de propiedad intelectual en las biotecnologías agrícolas: los desafíos para el innovador. Derechos de propiedad intelectual sobre lo vivo y el mejoramiento de especies agrícolas. pág: 17-25. 

UPOV. 2011. Unión internacional para la protección de las obtenciones vegetales. Disponible en http://www.upov.int/index_es.html. Leído el 21 de Junio de 2011.  

15 de junio de 2011

Precision Agriculture

Precision Agriculture was born in the late 80's and early 90's in the U.S., Canada, Australia and Western European countries (Zhang etal. 2002)This is a management model which aims to adjust the use of agricultural resources/inputs and farming methods to adapt to heterogeneity in soil or other growing factors (*) within a sector of production or production unitits primary purpose is to respond to variability in spatial and temporal scales very thin, that the difference in traditional agriculture, as the latter tries to standardize the use of resources and management at large scales and working with averages, which may have a high variability in the data which are obtained (FIA, 2008)With this, precision agriculture could achieve greater profitabilityproductivity, sustainability, product quality, environmental protectionfood security, and finally, increased rural developmentTo achieve all these objectives, precision agriculture needs to make use of technologies called Information and communication technologies (ICTs) such as global positioning systems (GPS)geographic information systems (GIS), remote sensing, application technology data entries with variable rates technology (VRT), etc (*)Also, should converge elements of the development of mechanization, the agro-chemistry, automation, biotechnology and genetic engineering, making a triangle between the contributions made by the Industrial Age, the Age of Technology and the current Information Age towards the management of forestry and agricultural systems (Zhang et al. 2002)
The application model of precision agriculture management is evident when it detects a high variation in productivity, be it at both in temporal and spatial scales, and that helps to reduce distortions in the production area and the new trends in production which goes from very small to very large fields and monoculture (FIA, 2008, Zhang etal. 2002)According to FIA (2008) Spatial variability is defined as differences in production in one productive sector, for a same season and a single crop (based on specific site differences), while the Temporal variability, defined as changes in production in one productive sector for a different season and a single crop (based on the comparison of behavior between production periods for the same site). These variabilities can be grouped into 6 classes: Yield VariabilityVariability of Field (geographical, topographical), Variability of Soil (site), Variability in the Growth, Variability of Anomalous agents (pests, disease, injury) and Variability of Management (Zhang et al.2002) and may be associated with the use of different technologies. 
According to FIA (2008) the application of technologies to develop precision agriculture management is divided into 3 stages:
  • Data collection (monitoring of variability and mapping)
  • Processing and Interpretation of the information generated (Analysis)
  • Application of  variables Input and Handling. 
Image 1 .- Stages of the Application of Precision Agriculture Management (FIA, 2008).

This management system must define Management Areas (mapping) that express a mixture evenly among the factors limiting the performance, for which a single input or handling is appropriate to achieve the same output (productivity), and which differ between them, because to get an equivalent output, require different levels of implementation or management inputs (technological receptivity). The zonal discrimination scale, will depend on the ability possessed by the analyst based on the instruments with which it works, the ability of these instruments to discriminate between the inherent variability in assessing and provided by the measurement error (Zhang et al. 2002)Within existing technologies to develop precision agriculture can be mentioned GPS, GIS (NDVI), miniaturized components of computers, automatic controllers, field/remote sensing instruments, mobile Internet computing, advanced data processing and telecommunicationsAccording to Chaerle et al. (2009), the imagery can be applied to fluorescence, temperature measurement and analysis of satellite growth. Cox (2002) states developing technologies for multi-layered representation of maps, the use of LIDAR for three-dimensional details of the surface (fluorescence, health and pollution), GPR (ground penetrating radar) for water supply, measuring radiometers Infra -Red for plant water statusSinfield et al. (2010) point to the use of VRT technologies, the NIR and MIR for pH, EC, N, P, K. to avoid complex laboratory analysisFor its part, FIA (2008) add to the list: vigor maps, digital cameras for assessing the quality of products and their classification, RGB images for analysis of biomass, ultrasound sensors to detect biomass, equipment and application variable volume of pesticides in field, dendrometers automated as the criterion of irrigation, use of NIR (near infra-red radiation) for the analysis of fruit quality in field or laboratory and the new biotechnologies, along the Electronic Engineering

Bibliography:


1.- Chaerle, L., Lenk, S., Leinonen, I., Jones, H., Van Der Deustraeten, D., Buschnann, C. 2009. Multi-sensor plant imaging: toward the development of a stress catalogue. Biotechnology Journal. 4: 1152-1167.

2.- Cox, S. 2002. Information technology: the global key to precision agriculture and sustainability. Computers and Electronics in Agriculture. 36: 93-111.

3.- FIA. 2008. Tecnologías aplicables en Agricultura de Precisión, Uso de tecnología de precisión en evaluación, diagnóstico y solución de problemas productivos. 98 páginas. Fundación para la Innovación Agraria, Santiago, Chile. 


4.- Sinfield, J., Fagerman, D., Colic, O. 2010. Evaluation of sensing technologies for on-the-go detection of macro-nutrients in cultivated soils. Computers and Electronics in Agriculture. 70: 1-18.

5.- Zhang, N., Wang, M., Wang, N. 2002. Precision agriculture- a worldwide overview. Computers and Electronics in Agriculture. 36: 113-132. 

10 de junio de 2011

Agricultura de Precisión

La Agricultura de Precisión nació a finales de los años 80 y principios de los 90 en EE.UU, Canadá, Australia y países de Europa Occidental (Zhang et al. 2002). Es un modelo de Gestión cuyo objetivo es ajustar el uso de recursos/insumos agrícolas y los métodos de cultivo, para adaptarlos a la heterogeneidad presente en el suelo o en otros factores de cultivo(*) dentro de un sector productivo o unidad de producción (FIA, 2008), su objetivo fundamental es responder a la variabilidad en escalas espacio-temporales muy finas, esto la diferencia de la agricultura tradicional, ya que esta última intenta homogeneizar el uso de recursos y manejos a grandes escalas y trabajando con los promedios, los cuales pueden presentar una alta variabilidad en los datos de los cuales son obtenidos (FIA, 2008). Con esto, la Agricultura de Precisión permitiría conseguir una mayor rentabilidad, productividad, sustentabilidad, calidad del producto, protección medioambiental, seguridad alimentaría, y finalmente, un mayor desarrollo rural. Para conseguir todos estos objetivos, la agricultura de precisión necesita hacer uso de las llamadas tecnologías de la información y comunicación (TICs), tales como: sistemas de posicionamiento global (GPS), sistemas de información geográfica (SIG), teledetección, tecnologías de aplicación de entradas de datos con dosis variable (VRT), etc(*). Además deben converger elementos del desarrollo de la Mecanización, la Agro-química, la Automatización, las Biotecnologías y la Ingeniería Genética, constituyendo un triángulo entre los aportes realizados por la Era Industrial, la Era de la Tecnología y la actual Era de la Información hacia la gestión de los sistemas silvoagropecuarios (Zhang et al. 2002).
La aplicación del modelo de Gestión de Agricultura de Precisión se hace evidente cuando se detecta una alta variación de la Productividad, sea esta a escala temporal y/o espacial, ya que ayuda a reducir las distorsiones en el área de producción y también por las nuevas tendencias de producción en las cuales se pasa de campos muy pequeños a campos de muy grandes dimensiones y de monocultivo (FIA, 2008; Zhang et al. 2002). Según FIA (2008) la variabilidad Espacial, se define como las diferencias de producción en un mismo sector productivo, para una misma temporada y cosecha (referido a diferencias sitio específicas), mientras que la variabilidad Temporal, se define como cambios en la producción en un mismo sector productivo, para una temporada distinta y una misma cosecha (referido a la comparación de comportamientos entre periodos productivos para un mismo sitio). Estas variabilidades se pueden agrupar en 6 clases: Variabilidad de Rendimientos, Variabilidad del Campo (geográficas-topográficas), Variabilidad del Suelo (sitio), Variabilidad en el Cultivo, Variabilidad de Agentes Anómalos (plagas, enfermedades, daño) y Variabilidad de Manejos (Zhang et al. 2002) y pueden ser asociados al uso de tecnologías diferentes.
Según FIA (2008) la aplicación de tecnologías para desarrollar gestión de Agricultura de Precisión se divide en 3 etapas:


  • Recolección de datos (Monitoreo de variabilidad y mapeo).
  • Procesamiento e Interpretación de la Información generada (Análisis).
  • Aplicación de Insumos y Manejos variables. 



Imagen 1.- Etapas de la Aplicación de Gestión de Agricultura de Precisión (FIA, 2008).

Este sistema de Gestión debe definir Zonas de Manejos (mapeo) que expresen una combinación homogénea entre  los factores limitantes del rendimiento, para los cuales un mismo input o manejo es apropiado para obtener el mismo resultado esperado (productividad), y los cuales se diferencian entre sí, porque para obtener una producción equivalente necesitan de distintos niveles de aplicación de inputs o manejo (receptividad tecnológica). La escala de discriminación zonal, va a depender de la capacidad que posea el analista en base a los instrumentos con los cuales trabaja, la capacidad de los mismos instrumentos de discriminar entre la variabilidad propia a evaluar y lo aportado por el error de las mediciones (Zhang et al. 2002). 
Dentro de las tecnologías existentes para desarrollar Agricultura de Precisión, se pueden mencionar GPS, GIS (NDVI), componentes miniaturizados de computadoras, controladores automáticos, instrumentos de percepción de campo y remota, computación e Internet móvil, procesamiento de información avanzada y telecomunicación. Según Chaerle et al. (2009), se puede aplicar la Imaginería con fluorescencia, termometría y el análisis del crecimiento satelital. Cox (2002) señala tecnologías para el desarrollo de mapas de representación politemáticas, el uso del LIDAR (radar basado en láser) para detalles tridimensionales de la superficie (fluorescencia, sanidad y polución), el GPR (Radar que penetra el suelo) para abastecimiento hídrico, radiómetros de medición Infra-Rojo para estado hídrico de las plantas. Sinfield et al. (2010) señalan el uso de tecnologías de VRT, de NIR y MIR para análisis de pH, CE, N,P,K. para evitar análisis complejos de laboratorio. Por su parte, FIA (2008) agrega a la lista los mapas de vigor, cámaras digitales para la evaluación de la calidad de productos y para su clasificación, Imágenes RGB para análisis de biomasa, sensores de ultrasonido en maquinaria para detección de biomasa y aplicación de volúmenes de plaguicidas variable en campo, sensores de plantas como dendrómetros automatizados para el criterio de riego, uso de análisis NIR (Radiación Infra-rojo cercano) para el análisis de calidad de la fruta en campo o en laboratorio y las nuevas biotecnologías, junto a la Ingeniería electrónica. 


Bibliografía:


1.- Chaerle, L., Lenk, S., Leinonen, I., Jones, H., Van Der Deustraeten, D., Buschnann, C. 2009. Multi-sensor plant imaging: toward the development of a stress catalogue. Biotechnology Journal. 4: 1152-1167.

2.- Cox, S. 2002. Information technology: the global key to precision agriculture and sustainability. Computers and Electronics in Agriculture. 36: 93-111.

3.- FIA. 2008. Tecnologías aplicables en Agricultura de Precisión, Uso de tecnología de precisión en evaluación, diagnóstico y solución de problemas productivos. 98 páginas. Fundación para la Innovación Agraria, Santiago, Chile. 


4.- Sinfield, J., Fagerman, D., Colic, O. 2010. Evaluation of sensing technologies for on-the-go detection of macro-nutrients in cultivated soils. Computers and Electronics in Agriculture. 70: 1-18.

5.- Zhang, N., Wang, M., Wang, N. 2002. Precision agriculture- a worldwide overview. Computers and Electronics in Agriculture. 36: 113-132.