Dr. Andrés M. Gatica Arias [email protected]
Universidad de Costa Rica
Centro de Investigación en Biología Celular y Molecular Escuela de Biología
Edición del genoma de arroz: alternativa para
contribuir a la mitigación del cambio climático y una contribución al logro de la seguridad alimentaria
801-B7-294
Foro de Avances de Investigación proyectos UCREA 8 y 9 de agosto del 2018
Importancia y situación del cultivo de arroz
• El arroz es el principal cereal de consumo para 3 500 millones de personas alrededor del mundo.
• El consumo global de arroz pasará de 676 millones de toneladas en el 2010 a 763 millones de toneladas en el 2020 con un incremento de 852 millones de toneladas para el 2035 (Khush 2013).
• En Costa Rica para el periodo 2013/2014 el consumo
nacional de arroz pilado fue de 227 756 toneladas métricas
de arroz (CONARROZ 2015) con un consumo per cápita
que ronda los 50 kg, valores que revelan la importancia de
este cereal en la dieta de los costarricense convirtiéndolo en
un elemento fundamental de la seguridad alimentaria y el cual
¿Cuál es la problemática?
• La productividad de los cultivos (entre ellos el arroz) se ve afectada por alta salinidad, sequía, frío y altas temperaturas.
• Afectan la supervivencia, la biomasa, la producción y el rendimiento de los cultivos alimentarios básicos y constituyen una amenaza a la seguridad alimentaria.
• En el mundo más de 80 millones de hectáreas de las tierras irrigadas (que representan el 40% del total del área terrestre) han sido afectadas por la sal (Xiong y Zhu 2001).
• El área bajo estrés salino aumenta debido factores como el cambio climático, el aumento del nivel del mar y el riego excesivo sin drenaje adecuado.
• ¿Cómo conferir tolerancia/resistencia a la salinidad y sequía al arroz?
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¿Cuál es la estrategia?
• La trehalosa, es un azúcar que protege a las proteínas y las membranas celulares de la desnaturalización causada por una variedad de condiciones de estrés biótico (sequía, salinidad).
• La falta de acumulación de trehalosa en la mayoría de las especies vegetales se ha atribuido en parte a la presencia de una trehalasa activa (cataliza la degradación de trehalosa en glucosa).
• ¿Cómo lograr la acumulación de trehalosa en las plantas?
– Sobreexpresión de los genes T6P y TPS – Inhibición de la enzima trehalasa
– En arroz GM: el aumento de la acumulación de trehalosa mostró un mayor nivel de tolerancia a la salinidad, sequía y a baja temperatura, en comparación con las plantas no transformadas genéticamente (Garg et al. 2002).
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Nuevas tecnologías de mejoramiento genético (NBT)
Sistema CRISPR/Cas9
Hipótesis de investigación
Edición de genomas en
arroz
La modificación del sitio activo de enzima trehalasa
mediante de edición de genomas, específicamente
CRISPR/Cas9, podría generar nuevos alelos que afecten la conformación de la
misma y por ende alterar la actividad catalítica y conferir
tolerancia/resistencia a la salinidad en arroz.
La información que recibe la sociedad costarricense a
través de los medios de comunicación colectiva influye en la conformación
de una percepción determinada hacia las nuevas estrategias de edición
de genomas en plantas.
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Objetivos de investigación
•Escuela de Biología, UCR
•Escuela de Biología, UCR
•Escuela de Comunicación Colecticva, UCR
•CICOM-UCR
• Escuela de Biología, UCR
• Escuela de Agronomía; UCR
• CIBCM, UCR
• CINVESTAV, México
• Instituto Fraunhofer, Alemania
• ITCR Analizar si la modificación del sitio activo de enzima trehalasa mediante edición de genomas, específicamente CRISPR/Cas 9, afecta la
tolerancia/resistencia a salinidad en arroz, un cultivo de importancia
económica, social y alimenticia para los países latinoamericanos
Investigar el papel de la comunicación colectiva en la conformación de una percepción determinada hacia las nuevas estrategias de edición de genomas en plantas en Costa Rica
Analizar el marco regulatorio en algunos países latinoamericanos, específicamente Argentina, Brasil, Bolivia, Chile, Colombia, Costa Rica, Honduras, Nicaragua, Panamá, Cuba, México, Paraguay, Uruguay, en torno a las nuevas estrategias de edición de genomas en plantas Analizar la percepción y actitud de la
sociedad costarricense a las nuevas estrategias de edición de genomas en plantas
Objetivo específico 1
Analizar si la modificación del sitio activo de enzima trehalasa mediante de edición de genomas,
específicamente CRISPR/Cas 9, afecta la
tolerancia/resistencia a salinidad en arroz, un cultivo de importancia económica, social y alimenticia para
los países latinoamericanos
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especí fico 1
Objetivo especí fico 1
Foro: Avances de Investigación proyectos UCREA, 2018 11
Objetivo específico 1 (38%)
1
2
Objetivo específico 1
4
5
6
Inducción de mutaciones dirigidas mediante CRISPR/Cas9
Formación de brotes y plantas bajo condiciones
de selección in vitro
Contenido de trehalosa
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Objetivo específico 2 (50%)
Investigar el papel de la comunicación colectiva en la conformación de una percepción determinada hacia las nuevas estrategias de edición de genomas en plantas en
Costa Rica
Existe un debate polarizado en la sociedad civil con respecto a las tecnologías de mejoramiento genético moderno.
Estas preocupaciones pueden tener un gran impacto sobre políticas nacionales e internacionales y sobre el avance de la ciencia y la tecnología en Costa Rica.
15
Objetivo específico 2
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Noticias periodo 2013-2017: 665
Palabras clave “genética, genes, modificación genética, transgénicos, manipulación genética, CRISPR
60
61
36
Noticias periodo 2013-2017
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Análisis de contenidos
Nube de palabras: CR Hoy, 2013, 60 noticias
Análisis de contenidos
Nube de palabras: EL Tiempo, 2017, 61 noticias
20
Objetivo específico 3 (83%)
Analizar la percepción y actitud de la sociedad
costarricense a las nuevas estrategias de edición de
genomas en plantas
21 Foro: Avances de Investigación proyectos UCREA, 2018
Objetivo específico 3
• Acceso a la información
• Actitud hacia la ciencia y la tecnología
• Actitud hacia la edición de genomas
• Conocimiento
• Confianza
• Beneficios y riesgos percibidos
• Actitud hacia el consumo
• Encuestas: población del GAM (1000) y estudiantes universitarios Sede Central UCR (1100)
Algunos resultados…
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Algunos resultados…
Algunos resultados…
Foro: Avances de Investigación proyectos UCREA, 2018 25
Algunos resultados…
Algunos resultados…
Foro: Avances de Investigación proyectos UCREA, 2018 27
Algunos resultados…
Algunos resultados…
Foro: Avances de Investigación proyectos UCREA, 2018 29
Algunos resultados…
Algunos resultados…
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Objetivo específico 4 (62.5%)
Analizar el marco regulatorio en algunos países latinoamericanos, específicamente Argentina, Brasil, Bolivia, Chile, Colombia, Costa
Rica, Honduras, Nicaragua, Panamá, Cuba, México, Paraguay, Uruguay, en torno a las nuevas estrategias de edición de genomas
en plantas
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Objetivo específico 4
Objetivo específico 4
Con respecto a estas nuevas estrategias de mejoramiento genético, los gobiernos deben de considerar su estado regulatorio y establecer regulaciones apropiadas si es necesario.
¿?
¿?
Sí Sí
Sí; 2015
Consulta; 2018
Consulta;
Sí 2018
Foro: Avances de Investigación proyectos UCREA, 2018 35
Objetivo específico 5 (35%)
Realizar actividades de intercambio sobre los resultados de la investigación, experiencias, lecciones aprendidas y orientaciones prioritarias sobre la edición de genomas en
plantas, en particular, en arroz
Foro: Avances de Investigación proyectos UCREA, 2018 37
39
Foro «Biotecnología y su importancia para Costa Rica» (marzo, 2018)
Foro “Edición de Genomas en Cultivos Tropicales: perspectivas para países en desarrollo” (julio 2017).
Curso teórico: «Introducción a la edición de genomas mediante la tecnología CRISPR/Cas9» (julio, 2018)
Foro “Nuevas biotecnologías (CRISPR/Cas9):
perspectivas para la agricultura y la salud en Costa Rica (julio, 2018)
Divulgación
Foro: Avances de Investigación proyectos UCREA, 2018 41
Participación congresos
CRISPRcon: Science, Society, and the Future of
Gene Editing
Universidad de California en Berkeley, Estados Unidos
de Norteamérica
15 al 18 de agosto del 2017
Curso Edición de Genomas CIAT, en Cali, Colombia 13 al 16 de marzo del 2018
Seminario sobre Edición de Genomas para Reguladores de
Biotecnología de las Américas CIAT, en Cali, Colombia
Congreso Internacional de la Asociación de Biotecnología de
Plantas Irlanda
Artículos en preparación
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Randall Rojas Vásquez and Andrés Gatica-Arias. (2018) General aspects of the CRISPR/Cas9 and its application in crops of tropical origin. Revista Agronomía Mesoamericana. En preparación.
Andrés Gatica-Arias, Johnny Madrigal, Federico Albertazzi-Castro, Marta Valdez-Melara and Griselda Arrieta-Espinoza. (2018) Public perception of genome editing in Costa Rica. Trends in Plant Science. En preparación
Andrés Gatica-Arias, Johnny Madrigal, and Alejandra Arias-Salazar.
(2018). University students' knowledge and attitudes regarding genome editing in Costa Rica. Trends in Plant Science. En preparación.
Participación estudiantil
Presupuesto
Foro: Avances de Investigación proyectos UCREA, 2018 45
Presupuesto
Equipo de trabajo (parte)
Foro: Avances de Investigación proyectos UCREA, 2018 47
