Bolsillo K nº 10: Tecnología de Tolerancia a los Herbicidas: Glifosato y Glufosinato

Foto del USDA

Las malas hierbas son un problema constante en los campos de los agricultores. Las malas hierbas no sólo compiten con los cultivos por el agua, los nutrientes, la luz solar y el espacio, sino que también albergan insectos y enfermedades, obstruyen los sistemas de riego y drenaje, socavan la calidad de los cultivos y depositan semillas de malas hierbas en las cosechas. Si no se controlan, las malas hierbas pueden reducir el rendimiento de los cultivos de forma significativa.

Los agricultores pueden combatir las malas hierbas con la labranza, la escarda manual, los herbicidas o, normalmente, con una combinación de todas las técnicas. Lamentablemente, el laboreo deja la valiosa capa superior del suelo expuesta a la erosión del viento y del agua, lo que supone una grave consecuencia a largo plazo para el medio ambiente. Por esta razón, cada vez más agricultores prefieren los métodos de labranza reducida o sin labranza.

Asimismo, muchos han argumentado que el uso intensivo de herbicidas ha provocado la contaminación de las aguas subterráneas, la muerte de varias especies de la fauna silvestre y también se ha atribuido a diversas enfermedades humanas y animales.

Prácticas de control de las malas hierbas

La técnica en tándem de la labranza del suelo y la aplicación de herbicidas es un ejemplo de cómo los agricultores controlan las malas hierbas en sus explotaciones.

En general, labran el suelo antes de plantar para reducir el número de malas hierbas presentes en el campo. A continuación, aplican herbicidas de amplio espectro o no selectivos (que pueden matar todas las plantas) para reducir aún más el crecimiento de las malas hierbas justo antes de que germine su cultivo. Así evitan que sus cultivos mueran junto con las malas hierbas. Las malas hierbas que emergen durante la temporada de crecimiento se controlan con herbicidas de espectro estrecho o selectivos. Desgraciadamente, en el campo surgen malas hierbas de distintos tipos, por lo que los agricultores tienen que utilizar varios tipos de herbicidas de espectro estrecho para controlarlas. Este método de control de las malas hierbas puede ser muy costoso y puede perjudicar al medio ambiente.

Los investigadores postularon que la gestión de las malas hierbas podría simplificarse pulverizando un único herbicida de amplio espectro sobre el campo en cualquier momento de la temporada de cultivo.

Desarrollo de plantas tolerantes a los herbicidas glifosato y glufosinato

Los cultivos tolerantes a los herbicidas (HT) ofrecen a los agricultores una herramienta vital para combatir las malas hierbas y son compatibles con los métodos de labranza cero, que ayudan a preservar la capa superficial del suelo. Proporcionan a los agricultores la flexibilidad de aplicar herbicidas sólo cuando es necesario, de controlar el aporte total de herbicidas y de utilizar herbicidas con las características ambientales preferidas.

Contexto tecnológico

¿Cómo funcionan estos herbicidas?
Estos herbicidas se dirigen a enzimas clave en la vía metabólica de la planta, que interrumpen la producción de alimentos de la planta y acaban por matarla. ¿Cómo obtienen las plantas la tolerancia a los herbicidas? Algunas pueden haber adquirido el rasgo a través de la selección o la mutación; o más recientemente, las plantas pueden ser modificadas a través de la ingeniería genética.

¿Por qué desarrollar cultivos HT?
Lo que es nuevo es la capacidad de crear un grado de tolerancia a los herbicidas de amplio espectro – en particular el glifosato y el glufosinato – que controlarán la mayoría de las otras plantas verdes. Estos dos herbicidas son útiles para el control de las malas hierbas, tienen un impacto directo mínimo en la vida animal y no son persistentes. Son muy eficaces y se encuentran entre los productos agroquímicos más seguros. Por desgracia, son igualmente eficaces contra las plantas de cultivo. Por lo tanto, los cultivos HT se desarrollan para tener un grado de tolerancia a estos herbicidas.

¿Cómo funcionan los cultivos HT de glifosato y glufosinato?

1. Cultivos tolerantes al glifosato
El herbicida glifosato mata a las plantas bloqueando la enzima EPSPS, una enzima implicada en la biosíntesis de aminoácidos aromáticos, vitaminas y muchos metabolitos secundarios de las plantas. Hay varias formas de modificar los cultivos para que sean tolerantes al glifosato. Una estrategia consiste en incorporar un gen de una bacteria del suelo que produzca una forma de EPSPS tolerante al glifosato. Otra forma es incorporar un gen de una bacteria del suelo diferente que produzca una enzima degradante del glifosato.

2. Cultivos tolerantes al glufosinato
Los herbicidas de glufosinato contienen el ingrediente activo fosfinotricina, que mata a las plantas al bloquear la enzima responsable del metabolismo del nitrógeno y de la desintoxicación del amoníaco, un subproducto del metabolismo de las plantas. Los cultivos modificados para tolerar el glufosinato contienen un gen bacteriano que produce una enzima que desintoxica la fosfinotricina y evita que haga daño.

Otros métodos por los que se modifican genéticamente los cultivos para que sobrevivan a la exposición a los herbicidas incluyen: 1) producir una nueva proteína que desintoxique el herbicida; 2) modificar la proteína objetivo del herbicida para que no se vea afectada por éste; o 3) producir barreras físicas o fisiológicas que impidan la entrada del herbicida en la planta. Los dos primeros enfoques son las formas más comunes en que los científicos desarrollan cultivos tolerantes a los herbicidas.

Aspectos de seguridad de la tecnología tolerante a los herbicidas

Toxicidad y alergenicidad
Las agencias reguladoras gubernamentales de varios países han dictaminado que los cultivos que poseen proteínas que confieren tolerancia a los herbicidas no suponen ningún otro riesgo medioambiental y sanitario en comparación con sus homólogos no modificados genéticamente.

Las proteínas introducidas se evalúan para determinar su potencial actividad tóxica y alergénica de acuerdo con las directrices desarrolladas por las organizaciones internacionales pertinentes. Proceden de fuentes sin antecedentes de alergenicidad o toxicidad; no se asemejan a toxinas o alérgenos conocidos; y tienen funciones, que se conocen bien.

Efectos en las plantas
La expresión de estas proteínas no daña el crecimiento de la planta ni da lugar a un peor rendimiento agronómico en comparación con los cultivos parentales. Excepto por la expresión de una enzima adicional para la tolerancia a los herbicidas o la alteración de una enzima ya existente, no se producen otros cambios metabólicos en la planta.

Persistencia o capacidad de invasión de los cultivos
Una de las principales preocupaciones medioambientales asociadas a los cultivos tolerantes a los herbicidas es su potencial para crear nuevas malas hierbas a través de cruces con parientes silvestres o simplemente por su persistencia en la naturaleza. Este potencial, sin embargo, se evalúa antes de su introducción y también se controla después de la plantación del cultivo. Las pruebas científicas actuales indican que, en ausencia de aplicaciones de herbicidas, los cultivos transgénicos tolerantes a los herbicidas no tienen más probabilidades de ser invasivos en los campos agrícolas o en los hábitats naturales que sus homólogos no transgénicos (Dale et al., 2002).

Los cultivos tolerantes a herbicidas que se comercializan actualmente muestran pocas pruebas de una mayor persistencia o capacidad de invasión.

Ventajas de los cultivos tolerantes a los herbicidas

• Excelente control de las malas hierbas y, por tanto, mayor rendimiento de los cultivos;
• Flexibilidad: es posible controlar las malas hierbas en una fase posterior del crecimiento de la planta;
• Reducción del número de pulverizaciones en una temporada;
• Reducción del uso de combustible (debido a la menor pulverización);
• Reducción de la compactación del suelo (por la menor necesidad de entrar en la tierra para pulverizar);
• Uso de compuestos de baja toxicidad que no permanecen activos en el suelo; y
• La posibilidad de utilizar sistemas de labranza cero o de conservación, con los consiguientes beneficios para la estructura y los organismos del suelo (Felsot, 2000).

Un estudio realizado por la Asociación Americana de la Soja (ASA) sobre la frecuencia de labranza en las explotaciones de soja mostró que un número significativo de agricultores adoptó la práctica de «sin labranza» o «labranza reducida» tras plantar variedades de soja tolerantes a herbicidas. Este sencillo enfoque de gestión de las malas hierbas ahorró más de 234 millones de galones de combustible y dejó sin alterar 247 millones de toneladas de tierra vegetal insustituible.

Estado actual de la tolerancia a los herbicidas

Desde 1996 hasta 2018, los cultivos HT ocuparon sistemáticamente la mayor superficie de siembra de los cultivos biotecnológicos. Solo en 2018, los cultivos HT ocuparon 87,5 millones de hectáreas o el 45% de los 191,7 millones de hectáreas de cultivos biotecnológicos plantados a nivel mundial. Los más comunes son las variedades tolerantes al glifosato y al glufosinato. La siguiente tabla muestra los países que han aprobado los principales cultivos HT (con genes simples y apilados) para la alimentación, el pienso y/o el cultivo.

Trigo

Cultivo	Países
Alfalfa	Argentina, Australia, Canadá, Japón, México, Nueva Zelanda, Filipinas, Singapur, Corea del Sur, EE.UU.
Canola argentina	Australia, Canadá, Chile, China, UE, Japón, Malasia, México, Nueva Zelanda, Filipinas, Singapur, Sudáfrica, Corea del Sur, Taiwán, EE.UU.
Carnación	Australia, Colombia, UE, Japón, Malasia
Canola Argentina	Estados Unidos
Algodón	Argentina, Australia, Brasil, Canadá, China, Colombia, Costa Rica, UE, Japón, Malasia, México, Nueva Zelanda, Paraguay, Filipinas, Singapur, Sudáfrica, Corea del Sur, Taiwán, EE.UU.
Creping bentgrass	Estados Unidos
Lino, Linaza	Canadá, Colombia, EEUU
Maíz	Argentina, Australia, Brasil, Canadá, China, Colombia, Costa Rica, Cuba, UE, Honduras, Indonesia, Irán, Japón, Malasia, México, Nueva Zelanda, Nigeria, Pakistán, Panamá, Paraguay, Filipinas, Federación Rusa, Singapur, Sudáfrica, Corea del Sur, Suiza, Taiwán, Tailandia, Turquía, EE.UU., Uruguay, Vietnam, Zambia
Canola polaca	Canadá
Patata	Australia, Canadá, Japón, México, Nueva Zelanda, Filipinas, Corea del Sur, USA
Arroz	Australia, Canadá, Colombia, Honduras, México, Nueva Zelanda, Filipinas, Federación Rusa, Sudáfrica, USA
	Soja	Argentina, Australia, Bolivia, Brasil, Canadá, Chile, China, Colombia, Costa Rica, UE, India, Indonesia, Irán, Japón, Malasia, México, Nueva Zelanda, Nigeria, Paraguay, Filipinas, Federación Rusa, Singapur, Sudáfrica, Corea del Sur, Suiza, Taiwán, Tailandia, Turquía, EE.UU., Uruguay, Vietnam
Remolacha azucarera	Australia, Canadá, China, Colombia, Corea del Sur, Filipinas, Japón, México, Nueva Zelanda, UE, Singapur y Taiwán, EE.UU.
Tabaco	UE
Australia, Colombia, Nueva Zelanda, EE.UU.

Fuente: Base de datos de aprobación de transgénicos del ISAAA. http://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase/.

Una revisión bibliográfica realizada por el Consejo de Ciencia y Tecnología Agrícola concluyó que el medio ambiente se beneficia del uso de los cultivos TH. En Estados Unidos, por ejemplo, la superficie de soja sin labranza ha aumentado un 35% desde la introducción de la soja HT. Una tendencia similar se observa en Argentina, donde los campos de soja están sembrados en un 98% con variedades HT. El documento del CAST titulado «Comparative Environmental Impacts of Biotechnology-derived and Traditional Soybean, Corn and Cotton Crops» está disponible en http://www.cast-science.org.

Para los primeros 21 años de comercialización (1996-2016), los beneficios de los cultivos tolerantes a herbicidas están valorados en 89.020 millones de dólares, el 47,8% del valor global de los cultivos biotecnológicos, que asciende a 186.100 millones de dólares, y sólo para 2016 en 8.440 millones de dólares o el 46,4% del valor global de 18.200 millones de dólares.

1. ASA. 2001. Estudio de la ASA confirma los beneficios ambientales de la soja biotecnológica. http://www.asa-europe.org/pdf/ctstudy.pdf.
2. Brookes, G. y P. Barfoot. 2018. Cultivos transgénicos: Global Socio-Economic and Environmental Impacts 1996-2016. PG Economics Ltd, Reino Unido. pp 1-204.
3. Carpenter, J.E., A. Felsot, T. Goode, M. Hammig, D. Onstad, y S. Sankula. 2002. Comparative Environmental Impacts of Biotechnology-derived and Traditional Soybean, Corn, and Crops (Impactos medioambientales comparativos de la soja, el maíz y los cultivos tradicionales derivados de la biotecnología). http://www.cast-science.org.
4. Carpenter, J.E. y L.P. Gianessi. 2001. Biotecnología agrícola: Estimaciones actualizadas de los beneficios. Centro nacional de política alimentaria y agrícola. http://www.ncfap.org/documents/updatedbenefits.pdf.
5. Dale, P.J., B. Clarke, y E.M.G. Fontes. 2002. Potencial del impacto ambiental de los cultivos transgénicos. Nature Biotechnology 20(6): 567-574.
6. Red de Toxicología de Extensión. 1996. Perfil de información sobre plaguicidas, glifosato. http://ace.ace.orst.edu/info/extoxnet/pips/glyphosa.htm.
7. Felsot, A.S. 2000. Genes tolerantes a los herbicidas: Parte 1: Cuadrando los cultivos Roundup Ready. Agrichemical and Environmental News 173: 8-15.
8. ISAAA. 2018. Estado global de los cultivos biotecnológicos/transgénicos comercializados en 2018. ISAAA Brief No. 54. ISAAA: Ithaca, NY.
9. OECD. 2000. Documento de consenso Tolerancia al herbicida glifosato (Roundup). http://www1.oecd.org/ehs/ehsmono/roundup1.htm.
10. OECD. 2002. Módulo II: Bioquímica de los herbicidas, metabolismo de los herbicidas y los residuos en los cultivos transgénicos tolerantes al glufosinato de amonio (fosfinotricina). http://www.olis.oecd.org/olis/2002doc.nsf/43bb6130e5e86e5fc12569fa005d004c/
    c351fd9d795e54c1c1256bae0051a2a8/$FILE/JT00125605.PDF.

*Actualizado en marzo de 2020