CRECIMIENTO SILVESTRE DE COLZA GENÉTICAMENTE MODIFICADA ALREDEDOR DE PUERTOS EN JAPÓN Y SUS IMPACTOS EN EL MEDIO AMBIENTE
Universidad Yokkaichi, Japón
Introducción
JAPÓN importa más de dos millones de toneladas de colza al año para la producción de aceite, de los cuales 90 por ciento proviene de Canadá. En 2009, cerca del 90 por ciento de la colza en Canadá era genéticamente modificada, la mayoría tolerante a herbicida. Como resultado de esto, muchas plantas de colza GM han sido encontradas alrededor de varios puertos de Japón. Hemos examinado desde 2004 la colza GM que crece de manera silvestre alrededor de los puertos para considerar la forma de de conservación de la Brasicácea doméstica fuera de toda introgresión de genes modificados, dado que el cultivo comercial de colza GM no es permitido en Japón. Las áreas de estudio se encuentran en los puertos de Yokkaichi y de Nagoya. La preocupación sobre el flujo de genes a partir de la colza GM hacia otras brasicáceas es real debido a que varios experimentos y exámenes en la naturaleza han mostrado cruzas genéticas entre B. napus y otras especies Brasica y de genero Brasicaceae (Chevre et al. 1997; Brown et al. 2005; Beckie et al. 2006). Nuestra investigación demuestra que la introgresión genética ha ocurrido en los últimos años en japón en los cultivos domésticos y en las malezas naturales.
Materiales y métodos
Las muestras fueron colectadas alrededor de las rutas entre los puertos y las industrias procesadoras. Treinta exámenes fueron llevados a cabo alrededor del puerto de Yokkaichi desde 2004. Varios B. napus silvestres crecen y a veces florecen durante todo el año a los lados de las rutas, mientras que la mayoría de las plantas brasicáceas domésticas crecen anualmente sólo de invierno a primavera. B. napus y especies domésticas de B. rapa, B. juncea y B. oleracea fueron analizadas. Plantas de otro tipo de género, Sisymbrium sp., también fueron colectadas en 2009 y 2010 en la región de Yokkaichi. Las muestras fueron analizadas con las tiras reactivas de flujo lateral. El método usa inmunocromatología para detectar las proteínas producidas por los genes tolerantes al herbicida. Dos tipos de tolerancia a herbicida fueron analizados, tolerancia a glifosato y a glufosinato. La tolerancia a glifosato fue detectada por la proteína CP4EPSPS de Agrobacterium tumefaciens y la tolerancia a glufosinato fue detectada por la proteina PAT proveniente de Streptomyces hygroscopicus. Los transgenes también fueron detectados por métodología PCR en el caso de que fuera necesario hacerlo.
Resultados
Se encontró una cantidad importante de B. napus silvestre alrededor del puerto de Yokkaichi en julio 2004. También se encontró fuera del área portuaria, alrededor de las rutas hacia una industria aceitera a 40 km del puerto. La causa de esta colza silvestre fue el derramamiento de las semillas durante el transporte por camiones. La colza que se encontraba sobre la ruta algunas veces florecía y germinaba o producía semillas durante todo el año. Esto significa que la colza silvestre era perenne, mientras que la brasicácea doméstica es normalmente anual. El crecimiento de B. napus de manera independiente de la temporada, puede aumentar las posibilidades de hibridación con especies de variedades cultivables familiares y con especies salvajes de B. juncea y de otras brasicáceas. Como resultado de este crecimiento perenne de B. napus, algunas veces se observaron grandes plantas silvestres. Algunas plantas de colza crecieron formando grandes poblaciones y otras crecieron como plantas individuales en esta área. También fueron observadas alteraciones generacionales de colza silvestre. La colza silvestre esparció semillas, dando origen a descendientes alrededor suyo. De esta manera, aun cuando los esfuerzos para parar el derramamiento de semillas a partir de los camiones que transportaban colza GM fueron exitosos, esto no cambió de manera eficaz la situación.
La tasa de contaminación por colza GM ha aumentado en los últimos siete años. Más de 70 por ciento de la colza silvestre era resistente a herbicida en 2009. Existían dos tipos de colza: tolerante a glifosato y tolerante a glufosinato. En los estudios de 2008 y 2009, encontramos colza GM con rasgos apilados ya que era tolerante a los dos herbicidas: glifosato y glufosinato. Las muestras fueron analizadas por método PCR y se confirmó la existencia de dos tipos de secuencias de ADN de la tolerancia a herbicidas. Esto sugiere que cruzas genéticas ocurrieron de manera natural entre los dos tipos de colza GM al crecer de forma contigua. Las posibilidades de cruzamiento de especies distintas aumentaron entre la colza tolerante a herbicida y otras brasicáceas domésticas por su coexistencia simpátrica. Encontramos algunas plantas híbridas entre B. napus tolerante a glifosato y B. juncea silvestre, así como híbridos entre B. napus tolerante a glifosato y B. rapa cerca de la industria procesadora de colza en la ciudad de Toyokawa, en la prefectura de Aichi en 2008 y 2009. Esta industria produce aceite de maquinaria a partir de colza importada que fue contaminada con hongos o suelo durante el proceso de embarque y no pudo ser usado como aceite para la alimentación. Existen grandes poblaciones de B. juncea y B. rapa en las orillas de los ríos cercanos a las industrias. Además encontramos brócoli (B. oleracea) tolerante a glifosato en las orillas de las rutas en la región de Yokkaichi en 2009.
En 2009 y 2010, encontramos otro ejemplo de hibridación cruzada entre colza GM y una planta de otro género, Sisymbrium sp., una maleza brasicácea, que crece por todo Japón. Las plantas híbridas mostraron morfologías diferentes a las especies Brasica, pero exhibieron tolerancia a herbicida. Normalmente Sisymbrium altissimum crece cerca del híbrido, así que podría ser uno de los padres del híbrido. Se observaron malezas tolerantes a glifosato y a glufosinato. En la región de Yokkaichi se encontró una maleza híbrida resistente tanto al glifosato como al glufosinato. Estas fueron confirmadas por PCR con la existencia de secuencias nucleótidas. La mayoría de las malezas Sisymbrium no producen semillas y muestran esterilidad. Sin embargo, algunas veces, pequeñas cantidades de semillas se encuentran y se diferencian de las de Sisymbrium. Una maleza fue encontrada en 2009, pero 13 fueron encontradas en 2010. El porcentaje de malezas tolerantes a herbicida fue de 92.5, lo que muestra una tasa altamente anormal de los genes modificados.
Discusión
Japón importa cerca de dos millones de toneladas de semillas de colza al año, primordialmente de Canadá. En 2009, más del 90 por ciento de las colza de Canadá era genéticamente modificada. La situación de Canadá se ve reflejada alrededor de los puertos japoneses pues la colza silvestre contiene un porcentaje elevado de tolerancia a herbicida, como se ha descrito anteriormente en los resultados. La situación japonesa fue reportada por Saji et al. (2005) y Kawata et al. (2009). La posibilidad de hibridación entre la colza y sus parientes silvestres ha sido discutida por muchos autores, desde el inicio del desarrollo de los cultivos genéticamente modificados, debido a la preocupación sobre la introgresión potencial de los genes modificados genéticamente a los parientes cultivados o silvestres (Mikkelson et al. 1996; Timmons et al. 1996). Brown et al. (1996) llevaron a cabo extensos experimentos sobre la polinización por Brassica napus tolerante a herbicida con sus parientes silvestres en condiciones sobre campo, antes del cultivo comercial de colza GM. Ellos sugirieron que el transporte podría dar lugar a malezas voluntarias por derrame de semillas, el movimiento del polen sería afectado por la dirección del viento, la hibridación ocurriría entre la colza GM y sus parientes silvestres en condiciones reales, y las cruzas entre el híbrido y los parientes podrían tener un rol importante en el movimiento de los genes de resistencia a herbicidas hacia la población natural de malezas. FitzJohn et al. (2007) revisaron una cantidad importante de artículos sobre hibridación entre las especies de Brasica y los géneros aliados de manera a estimar el potencial de escape de transgenes. Reportaron que al menos 23 Brasicáceas pueden hibridarse con éxito con B. napus, estas incluyen B. rapa, B. juncea y B. oleracea. Dieciséis diferentes géneros que contienen Sisymbrium tambien pueden hibridarse con B.napus. Hansen et al. (2001, 2003) demostraron una extensa introgresión entre B. napus y B. rapa en poblaciones naturales y la persistencia del gen introgresado en las siguientes generaciones. La transferencia de genes modificados de B. napus a B. rapa fue analizado genéticamente bajo las condiciones japonesas por Lu et al. (2002).
El crecimiento perenne de la colza GM aumenta las oportunidades de hibridación y de transferencia de genes a variedades cultivadas aparentadas o a plantas silvestres.
Tenemos muchas variedades cultivables de B. rapa y B. oleracea para la alimentación en Japón. B. juncea silvestre crece alrededor de las orillas de los ríos. Nuestros descubrimientos de híbridos entre colza GM y B. rapa, B. juncea y B. oleracea muestra que las posibilidades se han convertido en realidad. La incidencia de la maleza tolerante a herbicida, Sisymbrium sp., es el primer caso reportado en el medio ambiente de Japón. Mientras que la mayoría de los híbridos son estériles, algunas de las plantas tienen semillas. Si la semilla híbrida crece y se retrocruza con la maleza parental, la intogresión genética puede ocurrir en el medio ambiente, lo que tiene influencia en la conservación de la diversidad biológica.
Conclusión
La dispersión inesperada de la colza GM alrededor de los puertos japoneses fue estudiada, en especial desde 2004, alrededor del puerto de Yokkaichi. Se descubrió una gran cantidad de colza silvestre tolerante a glifosato y a glufosinato. El crecimiento perenne y las alteraciones generacionales de la colza fue confirmada. Se identificó como causa del crecimiento de voluntarios de colza al transporte y al derramamiento de semillas a partir de los camiones que las movían del puerto a una industria aceitera y a otra industria procesadora de semillas. También se descubrieron colza con genes apilados de tolerancia a herbicidas. Esto significa que la polinización natural y la hibridación entre dos tipos de colza GM ya ha ocurrido. Hemos descubierto distintos híbridos entre B. napus y variedades cultivables (B. rapa and B. oleracea). Además, se descubrieron híbridos con malezas, B. juncea y con un género distinto, Sisymbrium sp., en 2008 y 2010. La transferencia del gen modificado a plantas de maleza puede provocar una influencia en la conservación natural de la diversidad biológica.
Referencias
Beckie, H.J., Harker, K.N., Hall, L.M., Warwick, S.I., Legere, A., Sikkema, P.H., Clayton, G.W., Thomas, A.G., Leeson, J.Y., Seguin-Swartz, G. & Simard, M.J. 2006. A decade of herbicide-resistant crops in Canada. Canadian Journal of Plant Science 86: 1243-1264. http://tinyurl.com/3yo5d8x
Brown, J., Thill, D.C., Brown, A.P., Mallory-Smith, C., Brammer, T.A. & Nair, H.S.1996. Gene transfer between canola (Brassica napus L.) and related weed species. University of Idaho. Annals of Applied Biology: 129:513-522. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1744-7348.1996.tb05773.x/abstract
Chevre, A.-M., Eber, F., Baranger, A. & Renard, M. 1997. Gene flow from transgenic crops. Nature 389: 924. http://www.nature.com/nature/journal/v389/n6654/abs/389924a0.html
FitzJohn, R.G., Armstrong, T.T., Newstrom-Lloyd, L.E., Wilton, A.D. & Cochrane, M. 2007. Hybridisation within Brassica and allied genera: Evaluation of potential for transgene escape. Euphytica 158: 209-230.http://www.springerlink.com/content/h64544p851w78131/
Hansen, L.B., Siegismund, H.R. & Jorgensen, R.B. 2001. Introgression between oilseed rape (Brassica napus L.) and its weedy relative B. rapa L. in a natural population. Genet. Resour. Crop Evol. 48: 621-627. http://www.springerlink.com/content/r0u1501857662n86/
Hansen, L.B., Siegismund, H.R. & Jorgensen, R.B. 2003. Progressive introgression between Brassica napus (oilseed rape) and B.rapa. Heredity 91: 276-283. http://www.nature.com/hdy/journal/v91/n3/full/6800335a.html
Kawata, M., Murakami, K. & Ishikawa, T. 2009. Dispersal and persistence of genetically modified oilseed rape around Japanese harbors. Environ. Sci. Pollut. Res. 16: 120-126. http://www.springerlink.com/content/f1n4770t1h086678/
Lu, C.M., Kato, M. & Kakihara, F. 2002. Destiny of a transgene escape from Brassica napus into Brassica rapa. TAG Theoretical and Applied Genetics 105: 78-84. http://www.springerlink.com/content/9bw1f3e0chjd7aaw/
Mikkelson, T.R., Andersen, B. & Jorgensen, R.B. 1996. The risk of crop transgene spread. Nature 380: 31. http://www.nature.com/nature/journal/v380/n6569/abs/380031a0.html
Saji, H., Nakajima, N., Aono, M., Tamaoki, M., Kubo, A. & Wakiyama, S. 2005. Monitoring the escape of transgenic oilseed rape around Japanese ports and roadsides. Environmen Biosafety Res. 4: 217-222. http://tinyurl.com/3alg2r7
Timmons, A.M. et al. 1996. Risks from transgenic crops. Nature 380: 487. http://www.nature.com/nature/journal/v380/n6574/abs/380487a0.html
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