Autora: Doria Cruz / Centro Nacional de Teledetección con Fines Agrícolas. FIIIDT.
Para dar inicio a esta nota es necesario partir de la definición aceptada a nivel internacional de biotecnología: Es toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos (Convenio sobre la Diversidad Biológica, artículo 2. Términos utilizados, Naciones Unidas. 1992).
El uso de la biotecnología es muy antiguo y fue evolucionando conforme fue surgiendo en las sociedades primitivas la necesidad de obtener sus propios alimentos, a la par del desarrollo de la agricultura, la selección de cultivos, la domesticación de animales, su manejo y manipulación. Después de ello surgió la necesidad de conservar y transformar los alimentos, mediante la aplicación de técnicas antiguas y pruebas de ensayo y error promovieron procesos biológicos fermentativos en los que intervenían principalmente las levaduras, así se originaron bebidas, quesos, panes y otros productos. La biotecnología como ciencia ha tenido su propia evolución en cuatro grandes etapas: 1. Biotecnología Ancestral (desde la antigüedad hasta mediados del siglo XIX), 2. Biotecnología Tradicional o de Primera Generación (Finales del siglo XIX- 1929), 3. Biotecnología de Segunda Generación (1930-1970) y 4. Biotecnología Moderna o de Tercera Generación (1970 a la fecha). La biotecnología es multidisciplinaria porque se basa y se nutre de otras ciencias y disciplinas (biología, química, física, ingeniería, medicina, entre otras) y son innumerables los campos del saber y aplicación, por ello ha sido subdivida en grandes áreas identificadas por color (Figura 1).
BIOTECNOLOGÍA ROJA aplicada a la Medicina | Implica procesos médicos, desarrollo de medicamentos, diagnóstico molecular (PCR), terapias genéticas, investigaciones biomédicas, entre otros. |
BIOTECNOLOGÍA VERDE aplicada a la Agricultura | Implica procesos agrícolas para el mejoramiento de las semillas, plantas y cultivos vegetales, entre ellos desarrollo de biofertilizantes, biopesticidas, OMG, entre otros. |
BIOTECNOLOGÍA BLANCA aplicada a la Industria | Biotecnología industrial aplicada a procesos industriales y bioenergía, tales como biopolímeros, biohidrocarburos, biocombustibles, entre otros. |
BIOTECNOLOGÍA AZUL aplicada a Ecosistemas Acuáticos | Parte de la exploración de los espacios marinos y acuáticos, dada su inmensa potencialidad, en busca de organismos con los que se puedan obtener productos alimenticios, cosméticos, descontaminantes acuáticos, entre otros. |
BIOTECNOLOGÍA GRIS aplicada al Ambiente | Implica procesos ecosistémicos y ambientales, se centra en las ciencias ambientales, persigue la sostenibilidad de la actividad antrópica y los ecosistemas, entre los procesos encontramos la biorremediación y los relativos al cambio climático. |
BIOTECNOLOGÍA DORADA | Implica procesos y desarrollos bioinformáticos, para el análisis de datos experimentales y simulación de los sistemas biológicos, entre ellos: secuenciación de péptidos, búsqueda de alteraciones y/o transcripciones erróneas del ADN, estudios filogenéticos entre otras. |
BIOTECNOLOGÍA MARRÓN aplicada a los Desiertos | Implica el tratamiento y aprovechamiento de los procesos que se dan en los suelos áridos y desérticos, tomando especies altamente resistentes a la salinidad y la sequía. |
BIOTECNOLOGÍA NARANJA | Relacionada con la educación y la divulgación de la biotecnología. |
BIOTECNOLOGÍA PÚRPURA | Basada en el estudio de los aspectos legales (regulación jurídica) de la biotecnología, vinculada con medidas de seguridad (bioseguridad), protección de datos, patentes, bioética , entre otros aspectos. |
BIOTECNOLOGÍA AMARILLA | Enfocada en la alimentación y nutrición, busca el mejoramiento o la generación de nuevos compuestos alimenticios, partiendo de organismos ricos en fuentes energéticas, proteicas, vitamínicas y nutricionales. |
BIOTECNOLOGÍA NEGRA | Se basa en estudios para la prevención del bioterrorismo y la guerra biológica. |
Figura 1. Subdivisión de la Biotecnología por Colores
En función de lo referido anteriormente, los bioproductos son el resultado de la aplicación de tecnologías y la acción específica de organismos y microorganismos vivos (enzimas, bacterias, hongos, protozoo, entre otros), mediante procesos biológicos, bioquímicos y biofísicos.
Los bioproductos involucrados en la Biotecnología Verde o de uso agrícola pueden agruparse en dos grandes bloques Biofertilizantes y Biocontroladores (Figura 2) y pueden obtenerse masivamente de forma artesanal, semi industrial o industrial, a partir de organismos y/o microorganismos colectados en el ambiente. Su aplicación permite mejorar la nutrición y crecimiento de las plantas y disminuir o prevenir el ataque de plagas y enfermedades.
Estos bioproductos vienen ganado reconocimiento en función de los beneficios y resultados obtenidos al ser aplicados y están considerados como bitecnologías “apropiables”, a este respecto Izquierdo, Ciampi y García (1995) refieren que las biotecnologías “apropiables” significan herramientas biotecnológicas que contribuyen al desarrollo sustentable al ser técnicamente factibles dentro del nivel de desarrollo científico-técnico de un país o región al proveer beneficios tangibles a los destinatarios y ser ambientalmente seguras, y socioeconómicamente y culturalmente aceptables.
Otro aspecto a tener en consideración al abordarlos, son los puntos del Capítulo 3 de la Agenda aprobada en la Conferencia de Río que tienen relación con los bioproductos de uso agrícola.
3.1. Encontrar sustitutos o mejoras ecológicamente racionales de los procesos de producción que son nocivos para el medio ambiente.
3.2. Elaborar aplicaciones para reducir a un mínimo la necesidad de insumos químicos sintéticos insostenibles y para utilizar al máximo productos ecológicamente adecuados, incluidos productos naturales.
3.9. Promover la utilización adecuada de los biofertilizantes en los programas nacionales de aplicación de fertilizantes.
3.12. Elaborar nuevas tecnologías para la selección rápida de organismos que puedan tener propiedades biológicamente útiles.
En esta oportunidad se dará una breve explicación de los principales tipos de biofertilizantes, partiendo de su definición y los principales mecanismos de acción.
Los biofertilizantes, son preparados que contienen células vivas o latentes de cepas microbianas, productoras de sustancias bioactivas que aumentan las cantidades de nutrientes que pueden ser asimilados por las plantas, promoviendo y/o acelerando los procesos fisiológicos que influyen sobre el desarrollo y rendimiento de los cultivos. Entre los biofertilizantes se tienen bioles, fijadores de nitrógeno, solubilizadores de fósforo, solubilizadores del potasio y micorrizas. (Figura 3)
Los bioles son el resultado de la descomposición o fermentación de la materia orgánica contenida en restos de plantas, estiércol, frutos, entre otros. Los procesos que los originan pueden ocurrir en presencia de oxígeno (aeróbicos) o en ausencia de oxígeno (anaeróbicos). Son productos estables, conformados por un complejo rico en nutrientes y microorganismos (bacterias, algas, hongos, levaduras). Las técnicas empleadas para producirlos suelen ser el compostaje y los biodigestores, conocidas y manejadas por los productores del campo.
Ahora bien, sobre el resto de biofertilizantes que trataremos, es necesario indicar que son preparados que contienen una elevada concentración del microorganismo promotor de los procesos, bien sea de fijación o asimilación y, generalmente son obtenidos en condiciones controladas de laboratorio en procesos semi industriales e industriales.
Las bacterias fijadoras de Nitrógeno establecen una asociación con las plantas, la más conocida es la relación simbiótica entre las bacterias de los géneros Rhizobium y Bradyrhizobium con las leguminosas (frijoles, caraota, guisantes, soja), formando en las raíces nódulos (Figura 4). No obstante existen bacterias fijadoras de nitrógeno de vida libre pertenecientes a los géneros Azotobacter y Azospirillum, que invaden los espacios entre las células de la raíz pero sin penetrar en las células. La presencia de ellas incrementa la disponibilidad de nitrógeno que puede ser empleado por varios cultivos entre ellos caña de azúcar, sorgo, maíz, arroz y trigo.
Bacterias y hongos solubilizadoras de fósforo (Figura 5), son microorganismos del suelo capaces de destruir las estructuras minerales que contienen fósforo y convertirlas en formas solubles que pueden ser asimiladas por las plantas. Entre los microorganismos se encuentran bacterias de los géneros Bacillus y Pseudomonas y hongos de los géneros Aspergillus, Paecilomyces y Trichoderma. Estos microorganismos actúan de varias formas solubilizando el fósforo.
Bacterias y hongos solubilizadoras de potasio (Figura 6), también presentes en el suelo y son capaces de transformar los compuestos que contienen potasio por formas asimilables por las plantas. Las bacterias que tienen esta capacidad pertenecen a los géneros Bacillus, Pseudomonas, y Clostridium. Por su parte los hongos pertenecen a los géneros Aspergillus, Penicillium y Mucor.
Las micorrizas (del griego myces, hongo y rhiza, raíz) y significa la unión de la raíz de una planta (fitobiontes) con las hifas de determinados hongos (micobiontes), los llamados hongos micorrízicos. El término “micorriza” fue acuñado por Frank, patólogo forestal alemán, en 1877. En esta asociación, la planta proporciona al hongo carbohidratos y un microhábitat para completar su ciclo de vida; mientras que el hongo le permite a la planta una mejor captación de agua y nutrimentos minerales con baja disponibilidad en el suelo (principalmente fósforo). Son un grupo de hongos que habitan en el suelo, con capacidad de colonizar la raíz de gran número de especies y establecer una simbiosis, la mayoría pertenecen al género Glomus (Figura 7).
Finalmente, es necesario mencionar algunos beneficios que se obtienen de la aplicación de biofertilizantes:
- Generalmente provienen de la naturaleza con preferencia de suelos nativos o recursos endógenos.
- Se emplean procedimientos que no son perjudiciales para la fertilidad de los suelos.
- Participan en la resiliencia del sistema natural.
- No alteran el flujo energético.
- Contribuyen al mantenimiento de las interacciones del sistema agroecológico y de la biodiversidad.
- El ser humano forma parte del sistema.
- Reduce la dependencia de insumos externos, incluyendo la disminución de las importaciones de energía y materia, hacia los agroecosistemas.
REFERENCIAS
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GONZÁLEZ, R. (2011). Biotecnología, Historia y Desarrollo: Situación Actual en Nicaragua. Conferencia en el II Congreso Multidisciplinario e Internacional de Agrobiotecnología. Documento en línea
IZQUIERDO, J., CIAMPI, l. y GARCÍA, E. (1995). BIOTECNOLOGIA APROPIABLE: racionalidad de su desarrollo y aplicación en América Latina y el Caribe. Documento en línea.
SEMANE, F., CHLIYEH, M., KACHKOUCH, W., TOUATI, J., SELMAOUI, K., OUAZZANI, A., FILALI-MALTOUF, A., EL MODAFAR, C., MOUKHLI, A., BENKIRANE, R. y DOUIRA, A. (2017). Follow up of a Composite Endomycorrhizal Inoculum in the Rhizosphere of Olive Plants, Analysis after 42 Months of Culture. Documento en línea https://www.researchgate.net/publication/322469049
https://lacajadetuscaricias.wordpress.com/2008/03/07/fijacion-del-nitrogeno-atmosferico-nodulos-de-rhizobium/
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