Durante los últimos años, la superficie dedicada a nivel mundial a los cultivos genéticamente modificadas (GM) ha ido incrementándose a un ritmo del 15-20% anual, alcanzando en 2004 los 81 millones de hectáreas (67 millones en 2003). Hasta ahora, el mayor interés comercial ha ido encaminado a la obtención de variedades con resistencia a herbicidas y al ataque de insectos. En España sólo se cultivan algunas variedades de maíz con resistencia a insectos (los llamados taladros) en las que se han introducido genes de la bacteria Bacillus thuringiensis, con una superficie que en 2004 fue de más de 50.000 ha.
Un cultivo GM que podría tener especial interés en nuestras condiciones es el llamado algodón Bt, que es resistente a las orugas de las cápsulas, uno de los mayores problemas fitosanitarios en la actualidad y que obliga a realizar numerosos tratamientos en cada campaña, sobre todo para el control del noctuido Helicoverpa armigera. Es interesante, por tanto, conocer cómo funcionan estas variedades, sus beneficios y riesgos y el posible impacto de su empleo.
La biotecnología en la mejora genética de cultivos
Tradicionalmente, la mejora genética de plantas se viene realizando mediante programas de cruzamientos entre variedades adaptadas al cultivo y variedades poseedoras de genes de interés (variedades silvestres en muchos casos), tales como genes de resistencia a patógenos o a insectos. La introducción de genes desde variedades con genes de interés a variedades comerciales normalmente requiere un primer cruzamiento entre ambas variedades, seguido de una serie de retrocruzamientos de los híbridos con la variedad comercial, para rescatar la mayor parte del genoma de ésta mientras se preserva el gen de interés de la variedad dadora.
Este tipo de programa de mejora genética es un proceso lento y con una participación importante del azar, puesto que generalmente no se dispone de mucha información sobre el gen de interés, su modo de acción, la manera en que interaccionará con el resto de genes en su nuevo entorno y, lo que es más importante, cómo influirán otras partes del genoma de la variedad dadora que, de forma involuntaria, se habrán introducido juntamente con el gen de interés en la nueva variedad (éstos suponen el 50% del genoma en el híbrido de la primera generación, el 25% después del primer retrocruzamiento, 1/8 después del segundo retrocruzamiento, etc.).
Los nuevos avances en genética y en biología molecular y celular han dado un impulso a la mejora genética de plantas en cuanto que la han provisto de nuevas herramientas para ayudarla en sus fines (NUEZ y col., 2004). Así pues, mediante técnicas citogenéticas se pueden generar líneas de adición y líneas de sustitución cromosómicas que permiten la transferencia selectiva de cromosomas enteros o de parte de los mismos desde una variedad a otra. Las técnicas de cultivo in vitro permiten generar nuevos cultivares mediante la fusión de protoplastos (células desprovistas de la pared) de variedades o incluso especies distintas, y también aprovechar la variación somaclonal (variabilidad genética que aparece espontáneamente en células cuando se cultivan in vitro) para obtener variedades con nuevas características. Los marcadores moleculares (secuencias de ADN) ligados a los genes de interés permiten realizar la selección de plantas en la descendencia de los cruzamientos en los programas de mejora de una forma mucho más rápida que por los métodos tradicionales. Finalmente, la técnica más prometedora entre estas nuevas técnicas de biotecnología vegetal es, sin lugar a dudas, la ingeniería genética, ya que no tiene limitaciones teóricas en cuanto a los genes que se pueden transferir ni en cuanto a las especies que se pueden transformar (GARCÍA GARCÍA, 2004). Las especies dadoras pueden ser desde virus y bacterias, hasta plantas e incluso animales. En cuanto a las especies aceptoras, la limitación es únicamente de tipo técnico, en cuanto a que la planta ha de ser susceptible a los métodos actuales de transformación (mediada por Agrobacterium tumefaciens, mediante bombardeo de micropartículas o mediante transformación de protoplastos) y ha de ser susceptible a la regeneración in vitro para poder generar la planta a partir de la célula transformada.
Eliminadas las barreras sexuales entre especies, la ingeniería genética permite dar rienda suelta a la imaginación y los biólogos moleculares, junto a los mejoradores de plantas, han obtenido ya cultivos genéticamente modificados (GM) con mejor valor nutritivo (incremento en vitaminas, en ácidos grasos insaturados, azúcares, aminoácidos esenciales, hierro bioasimilable), que producen vacunas, con menor contenido de lignina, con retraso en la maduración del fruto, con esterilidad masculina (para ser utilizados en programas de mejora o en producción de semillas híbridas), con tolerancia al frío o a metales pesados, con resistencia a patógenos, etc. (CONWAY Y TOENNIESSEN, 1999). Pero de los muchos genes que se han transferido a plantas, los que han atraído mayor interés comercial por el momento han sido los que confieren resistencia a herbicidas y al ataque de insectos. Los cultivos resistentes a herbicidas supusieron en 2004 el 72% de la superficie mundial dedicada a cultivos GM, seguida del 19% por los cultivos resistentes a insectos y el 9% por los cultivos que combinan ambas características (JAMES, 2004). Entre 2003 y 2004, el incremento del área global de cultivos GM fue del 20%, llegando a cultivarse 81 millones de hectáreas. Los principales cultivos GM son la soja (que ocupa el 60% del área global de cultivos GM), el maíz (23%), algodón (11%) y colza (6%) (JAMES, 2004).
Cultivos resistentes a insectos
Para conferir resistencia al ataque de insectos mediante ingeniería genética se han considerado numerosas estrategias, entre ellas la de introducir genes que controlan rutas secundarias de metabolitos de defensa en plantas, genes de inhibidores de enzimas digestivos de los insectos, genes de lectinas y arcelinas (proteínas vegetales con gran afinidad por azúcares que se unen a glicoproteínas de membrana inhibiendo su función), genes de quitinasas (enzimas que digieren la membrana peritrófica del intestino del insecto) y genes de bacterias entomopatógenas, en concreto de la bacteria Bacillus thuringiensis (FERRÉ, 2004). De todas las estrategias mencionadas, la que mejor resultados ha dado es esta última; tanta es la diferencia de su eficacia respecto a las demás que todos los cultivos GM resistentes a insectos que se plantan con fines comerciales expresan genes de esta bacteria, los llamados cultivos Bt, y el área global dedicada a ellos no deja de aumentar año tras año (Figura 1).
B. thuringiensis es una bacteria ubicua del suelo, la cual produce proteínas insecticidas que concentra en un cristal en el momento de la esporulación (Figura 2) (IRIARTE Y CABALLERO, 2001).
Además de estas proteínas insecticidas, llamadas proteínas Cry (de cristal), ICP (de proteínas cristalinas insecticidas) o simplemente toxinas Bt, esta bacteria también sintetiza otro tipo de proteínas insecticidas durante su fase vegetativa que son excretadas al medio: son las proteínas Vip (de proteína insecticida vegetativa). A partir de los numerosos aislados que se han realizado de esta bacteria se han descubierto y caracterizado un gran número de proteínas insecticidas distintas, cada una de ellas con un espectro de acción característico (Tabla 1). Algunos aislados de esta bacteria se han utilizado en forma de mezclas de cristales y esporas como ingrediente activo de formulaciones insecticidas de pulverización pudiendo, en algunos casos, sustituir los insecticidas de síntesis, los cuales son mucho más agresivos con el medio ambiente y la fauna auxiliar.
La especificidad de los insecticidas basados en B. thuringiensis se basa en el modo de acción de sus proteínas insecticidas, las cuales, tras ser ingeridas por el insecto, se activan por la acción de proteasas intestinales y ejercen su acción destructora del epitelio intestinal tras unirse a receptores de membrana específicos. Es en este reconocimiento ligando-receptor donde reside su alta especificidad de acción. Es por ello que las toxinas Bt son inocuas para muchos insectos no diana, incluida la fauna auxiliar e insectos beneficiosos, así como para el resto de los animales.
De entre los cientos de genes de proteínas insecticidas aisladas de B. thuringiensis, sólo unos pocos han sido utilizados para desarrollar cultivos comerciales resistentes a insectos (Tabla 2) (JAMES, 2002 y 2003a). Actualmente, la mayor parte del maíz Bt que se cultiva es maíz con la proteína Cry1Ab, muy efectiva contra los taladros del maíz.
La variedad de patatas Bt que se llegó a comercializar expresaba la proteína Cry3Aa, activa contra el escarabajo de la patata.
Algodón GM resistente a insectos
El algodón es el tercer cultivo a nivel mundial con mayor superficie destinada a variedades GM, con 9 millones de hectáreas cultivadas en 2004, lo que representa un 11% del total de superficie dedicada a estos cultivos y aproximadamente un 28% de la superficie mundial de algodón (JAMES, 2004). En 2003, 2,5 millones de hectáreas fueron de algodón tolerante a herbicidas, 1,9 de algodón resistente a orugas y 2,4 combinaban las dos modificaciones genéticas (JAMES, 2003b).
La mayor parte del algodón Bt que se comercializa actualmente en todo el mundo es algodón que expresa la proteína Cry1Ac, mientras que el algodón Bt desarrollado por el sector público de la República Popular China expresa una proteína híbrida entre Cry1Ab y Cry1Ac que posee las características de esta última (JAMES 2002). Con el fin de controlar un espectro más amplio de plagas y combatir mejor el peligro de que las poblaciones de insectos desarrollen resistencia contra las plantas Bt, se ha desarrollado el llamado algodón Bt de segunda generación, el cual combina dos proteínas insecticidas, la Cry1Ac y la Cry2Ab. Esta variedadestá siendo utilizada extensivamente en Australia.
El año pasado se aprobó la comercialización de algodón con las proteínas Cry1Ac y Cry1F, y también el algodón Vip3a, el primer cultivo comercial que expresa una proteína Vip. Todas estas proteínas insecticidas son efectivas contra lepidópteros, orden al que pertenecen las plagas más importantes de este cultivo.
En 2002, el cultivo de algodón Bt se centraba básicamente en 7 países, tanto desarrollados (Estados Unidos, Australia), como en vías de desarrollo (China, Méjico, Argentina, Sudáfrica e India). En los países desarrollados, la adopción de estas variedades ha sido muy amplia, llegando al 42% de la superficie cultivada de algodón en el caso de Estados Unidos (JAMES, 2002). Algunos estudios estiman que con la introducción de estas variedades, en EE UU se pasó de 4 a 1 tratamientos por hectárea para el control de lepidópteros (FALCK-ZEPEDA y col., 1999), mientras que en Australia se redujo en un 50% la aplicación de insecticidas, con un ligero aumento de la producción. Falck-Zepeda y col. (2000) estimaron que el beneficio económico del uso de variedades Bt en EE UU se repartía en un 46% para los agricultores, un 35% para la industria y un 19% para los consumidores.
El impacto económico en los países en vías de desarrollo ha sido estimado en la reciente publicación de la FAO "El estado mundial de la agricultura y la alimentación" (2004). En ella se revisan las consecuencias económicas de la adopción del algodón Bt en Argentina, China, India, México y Sudáfrica.
Debido al poco tiempo que se lleva evaluando estas variedades en condiciones de campo en estos países y a que la tasa de adopción ha sido muy variable, se considera que las conclusiones de estos estudios se deben tomar como preliminares.
Sin embargo, el documento llega a las siguientes conclusiones:
- Los beneficios económicos obtenidos por el cultivo de variedades Bt fue tanto para pequeños como para grandes agricultores.
- Los mejores resultados económicos se obtuvieron en el caso de pequeños agricultores y presión de plaga elevada, ya que éstos suelen tener más dificultades para realizar los tratamientos fitosanitarios necesarios.
- Se encontraron algunos problemas cuando las variedades comercializadas no estaban bien adaptadas a las condiciones concretas de cada entorno.
- Los resultados para los agricultores mejoraron cuando el sector público también estaba involucrado.
En este sentido es especialmente destacable el caso de China, donde la participación estatal ha sido muy importante, lo que ha garantizado el acceso de los pequeños agricultores a esta tecnología. En este país, el 66% de la superficie destinada a algodón es algodón Bt.
Posibles consecuencias de la adopción de variedades de algodón GM en Andalucía
En la actualidad, uno de los principales problemas fitosanitarios del algodonero en Andalucía es el control orugas de lepidópteros, sobre todo de Helicoverpa armigera, cuyo nombre vulgar más utilizado es el de heliotis, y del gusano rosado (Pectinophora gossypiella), aunque ocasionalmente también puede provocar daños la oruga espinosa (Earias insulana).
El control de estas plagas provoca una gran cantidad de tratamientos (Tabla 3), utilizándose un número importante de materias activas (Tabla 4).
Hay que destacar que heliotis está presente en prácticamente todas las comarcas algodoneras, mientras que los ataques importantes de gusano rosado suelen producirse en algunas zonas endémicas.
Especialmente difícil es el control de heliotis, cuyos daños en algunas campañas, como en 2002 y 2003, son especialmente elevados. Heliotis aparece en prácticamente todas las zonas algodoneras siendo necesarios varios tratamientos para su control.
Se trata de una especie polífaga que en el algodón tiene tres generaciones al año, siendo la primera la menos numerosa, pero la más dañina. Esta generación afecta a los primeros botones florales, lo que puede provocar una disminución considerable de la producción. La segunda generación aparece cuando en el algodón hay botones, flores y cápsulas (Figura 3) y la tercera con el algodón próximo a la apertura de las cápsulas y que va a repercutir poco en la producción final. Su control se basa en el seguimiento de las poblaciones, tanto de heliotis como de los enemigos naturales presentes, sobre todo del heteróptero Orius, y aplicación de tratamientos químicos (ALVARADO y col., 1998).
El principal problema para el control químico de heliotis es la aparición de poblaciones resistentes a numerosos insecticidas, principalmente piretroides, que fueron los insecticidas más utilizados hasta hace unos años. Actualmente, en nuestra zona el producto recomendado es endosulfán, solo o mezclado con metomilo y utilizado exclusivamente cuando se superen los umbrales de tratamiento.
Es habitual combinar estos insecticidas con otros como clorpirifos y, tiodicarb y algún piretroide. La entrada en vigor del Real Decreto 255/2003 sobre clasificación, envasado y etiquetado de preparados peligrosos ha añadido un factor de incertidumbre, ya que la posible clasificación de algunos de estos productos en la categoría de Muy Tóxico haría prácticamente inviable su utilización en campo. Además, la aplicación repetida de tratamientos con estos productos puede provocar en el futuro la aparición de poblaciones de heliotis resistentes, lo que dificultaría mucho el control de esta plaga. En el supuesto de que la adopción del algodón Bt eliminara todos los tratamientos frente a orugas de las cápsulas, estaríamos hablando de un ahorro en insecticidas de unos 20-30 l/ha, con un ahorro para el agricultor de aproximadamente 150-300 ?/ha. Sin embargo, la experiencia indica que no es probable que se pudiera prescindir de todos los tratamientos, ya que algunas plagas que están siendo controladas por ellos podrían requerir que se tomaran medidas de control. Es el caso de los pulgones (sobre todo Aphis gossypii) y de mosca blanca (Bemisia tabaci). E, este hecho podría compensarse con la mayor presencia de enemigos naturales que ayudarían al control de éstas y otras plagas (NOVILLO y col., 1999).
Este ahorro económico para el agricultor se vería mermado en parte con el mayor coste de la semilla, que en la actualidad le está costando al agricultor alrededor de 100-125 ?/ha. Sin embargo, es muy difícil conocer cuál será el aumento de costes, ya que el precio final de la semilla de variedades GM varía de unos países a otros y depende de varios factores del mercado que las empresas de semillas tienen que tomar en consideración.
El principal inconveniente que pueden tener estas variedades es la aparición a medio plazo de poblaciones resistentes a las toxinas de Bt (FERRÉ Y VAN RIE, 2002; FERRÉ y col., 2001). Aunque no se ha descrito todavía ningún caso de desarrollo de resistencia a Bt en poblaciones expuestas a cultivos Bt, sí se ha encontrado resistencia en poblaciones de Plutella xylostella (polilla de las crucíferas) en zonas del mundo donde la utilización de formulados basados en cristales y esporas de Bt ha sido muy continuada. Debido a que los cultivos Bt ejercen una presión de selección alta sobre las poblaciones diana, es muy recomendable que la aprobación de una nueva variedad de este tipo vaya acompañada de un plan con medidas que eviten la aparición de resistencias. En los países con grandes extensiones de cultivos Bt se ha optado por la creación de zonas refugio donde se siembran variedades tradicionales (puede ser el 20% de la superficie si se trata con insecticidas convencionales o el 5% si se deja sin ningún tratamiento). Otra alternativa es la introducción de dos genes Bt que codifiquen dos proteínas que se unan a diferentes receptores específicos. Es el caso de variedades que se están comercializando en Australia que incluyen las proteínas Cry1Ac y Cry2Ab.
Por último, existen variedades de algodón que son tolerantes a algunos herbicidas totales como son el glifosato o el glufosinato. En 2002 se cultivaron en el mundo unas 4,1 millones de hectáreas con variedades de este tipo, que están muy extendidas en EE UU y Australia (JAMES, 2003a). Su uso facilita la aplicación de herbicidas de postemergencia, controlándose la gran mayoría de malas hierbas del cultivo, sin afectar al algodón. La utilidad de este tipo de variedades en nuestras condiciones es potencialmente menor ya que el control de malas hierbas en algodón es bastante menos problemático que el control de heliotis. Lo más habitual es realizar algún tratamiento en presiembra o preemergencia con herbicidas como la trifluralina o el flumeturon que, dependiendo de su eficacia y de la climatología, se puede reforzar posteriormente con tratamientos dirigidos con herbicidas de contacto como el glifosato o con escardas manuales. Con estas medidas, y salvo casos como el de Cyperus rotundus, el control suele ser satisfactorio.
Perspectivas de futuro sobre la adopción de variedades de algodón GM
En la Figura 4 se muestra el proceso que debe seguir una nueva variedad GM para ser aprobada y comercializada. En la actualidad, en Europa la Unión Europea sólo se cultivan variedades GM de maíz con resistencia al taladro. Para que se comercialicen variedades de algodón, es necesario que en primer lugar la Unión Europea apruebe el "evento", es decir, la modificación genética que confiere a la variedad alguna determinada propiedad. Posteriormente, cada variedad debe ser inscrita en el Registro de Variedades de cada país para poder comercializarse, cumpliendo los requisitos habituales de otras variedades, teniendo que aprobarse además un Plan de Seguimiento que incluya la evaluación de la efectividad, la posible aparición de resistencias, efectos sobre entomofauna, etc. Desde 1999 hasta 2003, una serie de países de la Unión Europea presionaron para conseguir una moratoria "de hecho" por la que no se estudió la aprobación de ningún nuevo evento. Esta moratoria concluyó con la aprobación del Reglamento (CE) 1829/2003 sobre alimentos y pienso modificados genéticamente y del Reglamento (CE) 1830/2003 sobre trazabilidad y etiquetado de organismos modificados genéticamente.
En este momento es difícil, en nuestra opinión, saber si a corto o medio plazo dispondremos de variedades de algodón Bt o tolerantes a herbicidas. A favor de la posible aprobación, estarían los siguientes argumentos:
- El importante ahorro de productos fitosanitarios.
Además, después de las últimas decisiones de la Unión Europea sobre este cultivo, la supervivencia del cultivo pasa por una reducción considerable de los costes.
- La normativa de etiquetado anteriormente citada dispone la no necesidad de etiquetar expresamente los tejidos que contengan fibras obtenidas a partir de organismos modificados genéticamente.
Es decir, no habría especiales dificultades para la comercialización del algodón obtenido a partir de variedades transgénicas.
- La posición favorable del sector. Aunque no existe unanimidad, en general la posición del sector algodonero es favorable a la posibilidad de cultivar estas variedades, especialmente algodón Bt.
Por otro lado, los siguientes aspectos pueden dificultar su aprobación:
- Se trata de un cultivo poco importante en Europa y, por tanto, de un relativo interés para las casas comerciales, aunque sí podría tener interés para ellas el hecho de que se aprobara un nuevo cultivo GM en la Unión Europea..
- Sigue habiendo un importante rechazo a las variedades GM por parte de los consumidores. Así, en una encuesta realizada en varios países (Environics International, 2000), los resultados indicaban que los consumidores españoles eran de los que más rechazaban estos productos, junto con países como Francia o Reino Unido. Sólo un 34% consideraba que la biotecnología podría favorecerle y un 67% consideraba que es inaceptable la modificación de genes de las plantas o animales.
- Por último, pero no menos importante, hay que considerar que para la obtención de algunas de estas variedades se ha introducido en el genoma de la planta genes que confieren resistencia a antibióticos y que facilitan la selección de bacterias que contienen el plásmido con el gen deseado en los pasos iniciales para la transformación del tejido del algodón. Concretamente, en el caso del algodón Bollgard® comercializado por la empresa Monsanto, se utilizaron genes con resistencia a los antibióticos espectomicina y estreptomicina (MONSANTO, 2002). Los posibles riesgos de la presencia de estos genes es un tema polémico, en el cual no vamos a entrar en este artículo, pero es posible que la Unión Europea legisle en este sentido, lo que puede paralizar o al menos retrasar la aprobación de estas variedades.
En resumen, la posible utilización de variedades GM de algodón en Andalucía, sobre todo el algodón Bt, presenta una interesante serie de ventajas que redundarían en el menor uso de fitosanitarios y un descenso en los costes del cultivo. Desgraciadamente, existen todavía serias dudas en cuanto a su posible autorización, ya que probablemente los criterios que se utilicen en la decisión final no sean básicamente los técnicos, sino que influyan decisivamente las presiones que en un sentido o en otro ejerzan las organizaciones ecologistas, los consumidores y las grandes empresas, entre otras. El tiempo dirá si la opción tomada será la más acertada o no. Mientras tanto, cada año se suman más países a la adopción de cultivos GM y Europa parece condenada a perder la carrera de la biotecnología vegetal.
Agradecimientos: Las investigaciones realizadas por los autores en este campo han sido financiadas por los proyectos AGL2000-0840 y AGL2003-09282.
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