Biotecnología y sector forestal en Castilla y León


Como define la FAO, la biotecnología abarca una vasta gama de técnicas científicas que utilizan organismos vivos, o partes de los mismos, para obtener o modificar ciertos productos. La biotecnología convencional aplicada a las plantas -fitomejoramiento- se utiliza desde hace miles de años para mejorar los cultivos, mientras que es más reciente su empleo en la reproducción y mejora de las especies forestales. Las tecnologías modernas que se utilizan actualmente en el sector forestal pueden clasificarse a grandes rasgos en tres categorías:

1. Tecnologías basadas en marcadores moleculares que pueden usarse, entre otras cosas, para: i) cuantificar la diversidad genética entre poblaciones y árboles individuales; ii) identificar genotipos en estudios taxonómicos, estudios biológicos y de «identificación genética»; y iii) localizar genes que determinan características cuantitativas económicamente importantes. Los marcadores pueden proporcionar información importante sobre los patrones migratorios, la cantidad de flujo génico y los sistemas de reproducción, por lo que constituyen instrumentos útiles para la formulación y seguimiento de programas de conservación de ecosistemas forestales.

2. Tecnologías que aumentan la multiplicación vegetativa y apoyan la producción de materiales uniformes en gran escala. El cultivo de tejidos vegetales en condiciones de laboratorio también puede utilizarse para seleccionar características como la resistencia a enfermedades y la tolerancia a herbicidas, a metales, a la sal y a las bajas temperaturas. La micropropagación ya se utiliza en las especies agrícolas y hortícolas, y existen técnicas para aplicarla a un cierto número de especies arbóreas forestales. En la actualidad los costos elevados constituyen un impedimento para la utilización directa de material micropropagado en programas forestales.

3. Modificación genética de especies vegetales. Se ha contemplado la modificación genética de las especies arbóreas forestales para obtener características como resistencia a los virus, resistencia a insectos, contenido de lignina y tolerancia a herbicidas. Introducir en una nueva especie los genes que rigen estas características constituye una empresa difícil; el mayor obstáculo reside actualmente en los escasos conocimientos disponibles sobre el control molecular de las características. Esto adquiere particular importancia cuando las características dependen de toda una gama de genes; tal es el caso de las que revisten mayor interés para la producción forestal, como la tasa de crecimiento, la adaptabilidad, y la calidad del tronco y de la madera. No existen informes de una producción comercial de árboles forestales modificados genéticamente, aunque, según un estudio de 1999, desde 1988 se realizaron 116 ensayos de campo en 17 países que utilizaron por lo menos 24 especies arbóreas. Antes de su implantación, es necesario considerar atentamente los aspectos relacionados con la bioseguridad de los árboles modificados genéticamente, sobre todo a causa del tiempo prolongado que tardan los árboles en crecer y de la posibilidad de que su polen y semillas se dispersen a través de grandes distancias.

 

 

Aunque la aplicación de nuevas biotecnologías en el sector forestal ofrece oportunidades interesantes, sobre todo para la conservación genética y para aumentar la producción de madera y otros productos forestales, se necesita un enfoque prudente que examine, caso por caso, la integración de estos nuevos instrumentos en los programas de conservación y mejora a largo plazo. Muchos aspectos requieren una evaluación más amplia que considere su valor añadido en comparación con los métodos convencionales de mejora genética forestal, sus costos, el nivel de creación de capacidad y recursos que se precisan para utilizarlos y mantenerlos, sus posibles repercusiones en la salud humana y en el medio ambiente, las consideraciones reglamentarias y jurídicas en el plano nacional e internacional, y las preferencias de los consumidores. La Conferencia 2 del Foro electrónico de la FAO sobre la biotecnología en la alimentación y la agricultura ha contribuido a suscitar útiles debates sobre el tema.

La biotecnología se atisba como una disciplina clave de presente y futuro para la mejora de la competitividad del sector forestal y la bioeconomía en Castilla y León.

Inbiotec se fundó en 1993 como un centro de investigación privado sin ánimo de lucro. En aquel momento, las administraciones públicas y las empresas industriales aunaron esfuerzos para aprovechar la fuente de conocimiento y el personal científico surgido de la Universidad de León. El abanico inicial de la actividad investigadora, definido por los agentes locales y basado en la microbiología industrial, se fue ampliando a lo largo de los años, pasando de centrarse en la producción de antibióticos a otros campos de investigación, abarcando la alimentación, los piensos, los productos químicos, los materiales y las aplicaciones medioambientales.

En 2010, la fusión con INTOXCAL, el Instituto de Investigación Toxicológica de Castilla y León, aportó nuevos conocimientos y capacidades, permitiendo la integración de actividades transversales que enriquecieron nuestro ámbito de innovación. A partir de este momento, aprovechando estos nuevos recursos y la experiencia acumulada en microbiología y biología molecular, la actividad se diversificó en nuevas aplicaciones donde estas áreas de conocimiento son cruciales.

Hoy en día, manteniendo una sólida actividad científica, nuestra orientación hacia la investigación y el desarrollo tecnológico impulsados por la industria es un hecho. La innovación suele basarse en la combinación de diferentes campos científicos y tecnológicos, y la biotecnología está en muchos casos en la raíz del concepto o puede apoyarlo como tecnología complementaria.

 

En la actualidad somos una organización global, que se asocia donde sea necesario en todo el mundo y que aporta conocimientos a cualquier reto que pueda beneficiarse de nuestras capacidades. Inbiotec es, desde 2022, parte de la estructura de Fundación Cesefor (www.cesefor.com) Dirección:  Avda. Real Nº1, León, España.

 

Nuestras principales líneas de actuación en biología y biotecnología forestal son: 

 

  • SANIDAD FORESTAL

Las plantas suponen el principal soporte de los ecosistemas y el estado de su salud afecta a todas las formas vivas que dependen de ellas. Con el calentamiento global y la importación de especies exóticas, se está produciendo una dispersión de patógenos y parásitos que hasta hace pocos años estaban muy limitados, tanto físicamente como en lo referente a las especies a las que afectaban. Este efecto se ve agravado cuando se trata de monocultivos, bien sean agrícolas o forestales, en los que tradicionalmente se han utilizado ejemplares con poca variabilidad genética. Por lo tanto, es conveniente identificar y combatir las plagas y enfermedades en sus fases iniciales, cuando todavía es posible detener su avance, más que tratar de solucionar el problema cuando ya se han implantado de forma sistémica. 

En algunos casos, la identificación de los fitopatógenos puede realizarse mediante el aislamiento del agente causal a partir de las lesiones que generan, e incluso nos podemos adelantar y detectar su presencia en la superficie de ejemplares sanos. En otros casos no es posible aislar los patógenos, pero se puede detectar su presencia mediante técnicas moleculares como la PCR, que permite amplificar el ADN de los patógenos e identificarlos aunque se encuentren en muy pequeña cantidad o no sean cultivables por métodos tradicionales.

  •   CARACTERIZACIÓN DE LOS SUELOS

El suelo forestal ayuda a regular importantes procesos ecosistémicos y proporciona anclaje, agua y nutrientes a los árboles. De la misma manera, las hojas y restos forestales en descomposición contribuyen a la formación del suelo de los bosques.Las interacciones entre los bosques y los suelos forestales proporcionan un hábitat y un espectro de organismos necesarios para la producción agrícola. Estos efectos positivos son de largo alcance y contribuyen a garantizar un sistema alimentario productivo, mejorando los medios de vida rurales y proporcionando un medio ambiente saludable. Mediante el análisis físico-químico y microbiológico se puede evaluar la idoneidad de los suelos para cada cultivo silvícola y valorar la corrección de los mismos y así mejorar su productividad. 

 

  • GENÉTICA FORESTAL

La caracterización genética de los recursos forestales es de gran importancia para su gestión, ya que nos puede ayudar a seleccionar aquellos ejemplares que mejor se adaptan a las cambiantes condiciones ambientales o predecir, hasta cierto punto, su respuesta a estos cambios. Existen técnicas que nos permiten establecer relaciones entre marcadores moleculares y determinadas características fenotípicas, aunque no se conozcan los genes directamente responsables de dichas propiedades ni se disponga del genoma completo de los organismos objeto de estudio. Una de las técnicas más empleadas es el estudio de la variabilidad presente en las zonas conocidas como microsatélites, regiones de los cromosomas en las que una secuencia muy corta de ADN se repite un número variable de veces. El estudio simultáneo de varias de esas regiones permite establecer unos perfiles a los que se denominan genotipos. Además, estas técnicas son aplicables tanto en plantas como en animales. Entre sus aplicaciones podemos destacar los procesos de mejora vegetal, en los que se pueden seleccionar individuos con unas determinadas características de interés y vincularlos a un perfil genotípico, mientras que en poblaciones ya establecidas el genotipado sirve para poder determinar el linaje de los distintos individuos, de forma muy similar a las pruebas de paternidad en humanos. 

 

  • BIOFERTILIZANTES Y BIOESTIMULANTES

Durante los últimos años se ha producido una degradación de los suelos a consecuencia de procesos de erosión, de pérdida de materia orgánica o de la contaminación. El incremento de la población mundial y la restricción en el uso de fertilizantes nos obliga a dirigir nuestra mirada a la naturaleza en busca de soluciones verdes. Los microorganismos son herramientas útiles para preservar y fortalecer los suelos forestales y agrícolas, a través de mecanismos que mejoran la disponibilidad y la eficiencia en el uso de nutrientes confinados en el suelo o en la rizosfera y favorecen la tolerancia a distintos tipos de estrés. Entre los microorganismos de aplicación para bioestimulación y biofertilización están las rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR), que ejercen un efecto beneficioso sobre el crecimiento de las plantas en estrés abiótico o nutricional o durante la restauración de suelos contaminados. Además, las plantas también pueden establecer simbiosis con hongos micorrízicos arbusculares (AMF) que aumentan la superficie radicular para la absorción de nutrientes. Últimamente se está comprobando que los bioestimulantes microbianos basados ​​en consorcios multiespecies de AMF y PGPR y formulaciones con matrices orgánicas, son mejor opción que la aplicación de una sola cepa al ejercer efectos sinérgicos o aditivos. Estas soluciones pueden satisfacer necesidades específicas, como la fertilidad del suelo, la recuperación del suelo degradado y la mejora del rendimiento.

 

  • BIOCONTROL DE PLAGAS Y ENFERMEDADES

El control biológico implica el uso de ciertos seres vivos para reducir la presencia de otros seres vivos que resultan dañinos, y, traducido al mundo microbiológico, es el uso de bacterias u hongos que, a través de mecanismos de antibiosis, de competencia o de parasitismo, controlan plagas y enfermedades provocadas por otras bacterias, hongos, insectos o nemátodos. La necesidad en la aplicación de estrategias de control biológico viene dictada por las exigencias regulatorias de la Unión Europea, pero también por una mayor sensibilización por parte de la sociedad, que demanda la reducción en el uso de plaguicidas químicos por sus derivadas en la salud humana, ambiental y en el cambio climático.

La utilización de microorganismos para control biológico es un tratamiento específico, que requiere de un estudio previo de selección del microorganismo antagonista de la plaga diana, a diferencia del uso de un plaguicida químico, que es de acción más general y en ocasiones genera desequilibrios en la flora y fauna del entorno donde es aplicado.  

 

  • REVALORIZACIÓN DE SUBPRODUCTOS

Las iniciativas europeas encaminadas a generar un crecimiento inteligente, sostenible e integrador están basadas en los conceptos de economía circular en los sistemas de producción, la gestión sostenible de los recursos y el aprovechamiento o revalorización de subproductos derivados, en este caso, de la actividad forestal. Todo ello conlleva la identificación de la presencia de potenciales moléculas de interés comercial para su aplicación en distintos campos: alimentación, energético, fitosanitario, cosmético. Con ello se pretende contribuir a diversificar la actividad económica en el medio rural, dinamizando y potenciando el sector forestal para luchar contra la despoblación dentro de un modelo de bioeconomía circular.

Respecto a las tecnologías aplicadas, es importante destacar:

Microbiología:

  • Cultivo de microorganismos en medios selectivos para su aislamiento desde distintas matrices
  • Puesta a punto de las condiciones de cultivo microbiano
  • Estudios de escalado
  • Ensayos de estabilidad y formulación
  • Ensayos de antagonismo entre microorganismos para control biológico de patógenos de plantas
  • Ensayos de bioestimulación in vitro sobre semillas y radículas y en plántula
  • Análisis in vitro de la eficacia de tratamientos fitosanitarios frente al patógeno
  • Ensayos de sensibilidad a compuestos biocidas y bioestáticos

Técnicas de biología molecular:

  • Identificación de microorganismos mediante secuenciación: extracción del ADN desde cultivo puro de microorganismos o desde matrices complejas. Amplificación por PCR con cebadores universales del ADNr ribosomal para identificación taxonómica de bacterias y hongos. Secuenciación de los fragmentos amplificados
  • Desarrollo de técnicas de diagnóstico y detección de patógenos mediante PCR
  • Genotipado de especies forestales
  • Técnicas Ómicas: metagenómica, transcriptómica

 

Técnicas analíticas:

  • Optimización de procedimientos de extracción de componentes bioactivos
  • Caracterización e identificación de compuestos de interés mediante técnicas cromatográficas, ya sea cromatografía líquida: HPLC-UV/Visible, HPLC-RID; HPLC-PDA; HPLC-Fluorescencia, HPLC-MS/MS  o cromatografía de gases: GC-MS; GC-MS/MS 
  • Evaluación de productos bioactivos a través de ensayos in vitro para estudiar sus potenciales actividades biológicas que permitan determinar su capacidad antioxidante, antimicrobiana, antifúngica, antiinflamatoria, etc.
  • Análisis físico-químico y de fertilidad de suelos
  • Análisis de la composición química de productos forestales
  • Análisis de aguas
  • Análisis toxicológicos

 


 

 

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