El arroz modificado genéticamente son variedades de arroz que han sido modificadas genéticamente (también llamado ingeniería genética ). Las plantas de arroz han sido modificadas para aumentar los micronutrientes como la vitamina A , acelerar la fotosíntesis , tolerar herbicidas, resistir plagas, aumentar el tamaño del grano, generar nutrientes, sabores o producir proteínas humanas. [1]
El movimiento natural de genes entre especies, a menudo llamado transferencia horizontal de genes o transferencia lateral de genes, también puede ocurrir en el arroz a través de la transferencia de genes mediada por vectores naturales. Se han identificado eventos transgénicos entre el arroz y el mijo Setaria . [2] El cultivo y uso de variedades de arroz genéticamente modificadas sigue siendo controvertido y no está aprobado en algunos países.
En 2000, las dos primeras variedades de arroz transgénico, ambas resistentes a los herbicidas, llamadas LLRice60 y LLRice62, fueron aprobadas en los Estados Unidos. Más tarde, estos y otros tipos de arroz transgénico resistente a los herbicidas fueron aprobados en Canadá, Australia, México y Colombia. Sin embargo, ninguna de estas aprobaciones desencadenó la comercialización. [3] Reuters informó en 2009 que China había otorgado la aprobación de bioseguridad al arroz transgénico con resistencia a las plagas, [4] pero esa cepa no se comercializó. A diciembre de 2012, el arroz transgénico no estaba ampliamente disponible para la producción o el consumo. [5] Las investigaciones sugieren que, dado que el arroz es un cultivo básico en todo el mundo, las mejoras tienen el potencial de aliviar el hambre, la desnutrición y la pobreza. [6]
En 2018, Canadá y Estados Unidos aprobaron el cultivo de arroz dorado genéticamente modificado, y Health Canada y la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos lo declararon seguro para el consumo. [7]
En 2021, se había plantado arroz "de agua de mar" tolerante a la sal en China en 400.000 ha (990.000 acres) en suelos con hasta 4 gramos de sal por kilogramo, con rendimientos promedio de 8,8 toneladas por hectárea, según el Centro de Investigación y Desarrollo de Arroz Tolerante a Salino-Álcalis de Qingdao. [8]
En 2000-2001, Monsanto investigó la posibilidad de añadir tolerancia al glifosato al arroz, pero no intentó sacar una variedad al mercado. [9] [10] La línea de arroz resistente a los herbicidas de Bayer se conoce como LibertyLink . [11] El arroz LibertyLink es resistente al glufosinato (el químico activo del herbicida Liberty). [10] Bayer CropScience está intentando que su última variedad (LL62) sea aprobada para su uso en la UE. La cepa está aprobada para su uso en los EE. UU., pero no se utiliza a gran escala. El arroz Clearfield se obtuvo mediante selección a partir de variaciones creadas en entornos que se sabe que provocan tasas aceleradas de mutaciones. [12] Esta variedad tolera los herbicidas de imidazol . [13] Se obtuvo mediante técnicas de cultivo tradicionales que no se consideran ingeniería genética. [12] [13] Clearfield también se cruza con variedades de mayor rendimiento para producir una planta en general más resistente. [12]
El arroz dorado con mayores concentraciones de vitamina A fue creado originalmente por Ingo Potrykus y su equipo. Este arroz modificado genéticamente es capaz de producir betacaroteno en el endospermo (grano), que es un precursor de la vitamina A. Syngenta participó en el desarrollo inicial del arroz dorado y poseía cierta propiedad intelectual [14] que donó a grupos sin fines de lucro, incluido el Instituto Internacional de Investigación del Arroz (IRRI), para que lo desarrollaran sin fines de lucro. [15] Los detalles científicos del arroz se publicaron por primera vez en la revista Science en 2000. [16]
La Organización Mundial de la Salud afirmó que la deficiencia de hierro afecta al 30% de la población mundial. Los científicos investigadores del Centro Australiano de Genómica Funcional de Plantas (ACPFG) y del IRRI están trabajando para aumentar la cantidad de hierro en el arroz. [17] Han modificado tres poblaciones de arroz sobreexpresando los genes OsNAS1, OsNAS2 u OsNAS3. El equipo de investigación descubrió que los niveles de concentración de nicotianamina , hierro y zinc aumentaron en las tres poblaciones en relación con los controles. [18]
El arroz BT se modifica para expresar el gen cryIA(b) de la bacteria Bacillus thuringiensis . [19] El gen confiere resistencia a una variedad de plagas, incluido el barrenador del arroz, mediante la producción de endotoxinas . El gobierno chino está realizando pruebas de campo con cultivares resistentes a los insectos . El beneficio del arroz BT es que los agricultores no necesitan rociar sus cultivos con pesticidas para controlar los patógenos fúngicos, virales o bacterianos . El arroz convencional se rocía tres o cuatro veces por temporada de crecimiento para controlar las plagas. [20] Otros beneficios incluyen un mayor rendimiento y los ingresos del cultivo. China aprobó el arroz para su uso a gran escala a partir de 2009. [21] Se necesita un manejo de la resistencia en el sudeste asiático para evitar la pérdida de eficacia del Bt en el arroz. [22] [23]
En Japón, los investigadores están intentando desarrollar variedades de arroz hipoalergénicas y están intentando reprimir la formación del alérgeno AS-albúmina. [20]
Investigadores japoneses probaron arroz modificado genéticamente en monos macacos para prevenir las alergias al polen de cedro , que causa la fiebre del heno . Los síntomas de la alergia al cedro incluyen picazón en los ojos, estornudos y otras reacciones alérgicas graves. El arroz modificado contiene siete proteínas del polen de cedro (7Crp) para bloquear estos síntomas al inducir la tolerancia oral. [24] Takaiwa está realizando ensayos clínicos en humanos con esta proteína 7Crp como vacuna oral. [25]
En 2015, un consorcio de 12 laboratorios en ocho países desarrolló un cultivar que mostraba una forma rudimentaria de fotosíntesis C4 (C4P) para impulsar el crecimiento mediante la captura de dióxido de carbono y su concentración en células foliares especializadas. C4P es la razón por la que el maíz y la caña de azúcar crecen tan rápidamente. La ingeniería de la fotosíntesis C4 en el arroz podría aumentar los rendimientos por hectárea en aproximadamente un 50 por ciento. El cultivar actual todavía depende principalmente de la fotosíntesis C3 . Para lograr que adopten completamente C4P, las plantas deben producir células especializadas en una disposición precisa: un conjunto de células para capturar el dióxido de carbono y rodear a otras células que lo concentran. Algunos genes (posiblemente docenas de) involucrados en la producción de estas células aún están por identificar. Otros cultivos C3P que podrían aprovechar este conocimiento incluyen trigo, papas, tomates, manzanas y soja. [26]
La albúmina sérica humana (HSA) es una proteína sanguínea presente en el plasma sanguíneo humano . Se utiliza para tratar quemaduras graves, cirrosis hepática y shock hemorrágico . También se utiliza en la sangre donada y escasea en todo el mundo. En China, los científicos modificaron el arroz integral como una forma rentable de producir proteína HSA. Los científicos chinos pusieron promotores de proteína HSA recombinante en 25 plantas de arroz utilizando Agrobacterium . De las 25 plantas, nueve contenían la proteína HSA. El arroz integral modificado genéticamente produce la misma secuencia de aminoácidos que la HSA. Llamaron a esta proteína Oryza sativa HSA recombinante (OsrHSA). El arroz modificado era transparente. La OsrHSA pronto se vendió para reemplazar la albúmina de vaca para el cultivo de células. [27] Los ensayos clínicos comenzaron en China en 2017 y en los EE. UU. en 2019. [28] La misma empresa Oryzogen fabrica otras proteínas humanas recombinantes a partir del arroz.
Ventria Bioscience utiliza un sistema patentado conocido como Express Tec para producir proteínas humanas recombinantes en granos de arroz. [29] Su variedad más notable produce lactoferrina y lisozima humanas . [29] Estas dos proteínas se producen de forma natural en la leche materna humana y se utilizan globalmente en fórmulas infantiles y productos de rehidratación . [29] [30]
Aunque el arroz crece en el agua, no puede sobrevivir a las inundaciones que, en 2010, provocaron la pérdida de 4 millones de toneladas de arroz solo en la India y Bangladesh. La adición de un solo gen Sub1A [31] fue suficiente para permitir que el arroz sobreviviera bajo el agua hasta dos semanas. El gen es de dominio público . [32]
Se ha logrado cultivar arroz tolerante a la sal en suelos que contienen 4 gramos de sal por kilogramo. Para ello fue necesario modificar la interacción de dos genes. [33]
El estrés oxidativo inducido por herbicidas se ha mitigado experimentalmente in vivo en un modelo transgénico con alto contenido de melatonina . [34] [35] La sobreexpresión de oxalato oxidasa aumentó la resistencia in vivo a Rhizoctonia solani . [36]
En el verano de 2006, el USDA detectó trazas de la variedad LibertyLink 601 en los envíos de arroz listos para la exportación. El LL601 no fue aprobado para fines alimentarios. [37] Bayer solicitó la desregulación del LL601 a fines de julio y el USDA le concedió el estatus de desregulación en noviembre de 2006. [38] La contaminación provocó una caída dramática en los mercados de futuros del arroz con pérdidas para los agricultores que cultivaban arroz para la exportación. [37] Aproximadamente el 30 por ciento de la producción de arroz y 11.000 agricultores en Arkansas, Luisiana, Mississippi, Missouri y Texas se vieron afectados. [37] En junio de 2011, Bayer acordó pagar 750 millones de dólares en daños y cosechas perdidas. [37] Japón y Rusia suspendieron las importaciones de arroz de los EE. UU., mientras que México y la Unión Europea se negaron a imponer pruebas estrictas. La contaminación ocurrió entre 1998 y 2001. [39] No se descubrió la causa exacta de la contaminación.
El gobierno chino no otorga licencias de uso comercial para el arroz modificado genéticamente. Todo el arroz modificado genéticamente está aprobado únicamente para investigación. Pu, et al., afirmó que el arroz modificado genéticamente para producir proteína sanguínea humana (HSA) requiere que se cultive una gran cantidad de arroz modificado. Esto generó inquietudes sobre la seguridad ambiental en relación con el flujo genético . Argumentaron que esto no sería un problema porque el arroz es un cultivo que se autopoliniza y su prueba mostró que menos del 1% del gen modificado se transfirió en la polinización. [27] Otro estudio sugirió que el flujo genético mediado por insectos puede ser mayor de lo que se suponía anteriormente. [40]
