Investigadores mapean avances en la creación de plantas más resistentes a la crisis climática por UNICAMP, Brasil

Fuente: Red Innovagro

Las plantas que son más resistentes a la crisis climática y absorben nutrientes de manera eficiente son la nueva tendencia en el desarrollo de organismos genéticamente modificados (OGM). Un artículo publicado el 14 de octubre en Frontiers in Plant Science por investigadores del Centro de Investigación en Genómica para el Cambio Climático ( GCCRC ) aborda las diferentes técnicas utilizadas para obtener nuevas variedades y tendencias para la generación de transgénicos, especialmente a partir de plantas editadas genéticamente.

En el trabajo " Maize t ransformación: f rom p Lant m aterial a la r Elease de g enetically m odified y y Dited v arieties (transformación del maíz: el material vegetal a la liberación de las variedades modificadas y editado genéticamente)" investigadores hacen una revisión de la transformación genética del maíz. Desde la primera generación de transgénicos hasta la técnica de edición de genes CRISPR-Cas, el artículo presenta un mapeo de los avances técnicos para la creación de variedades agrícolas.

La publicación del GCCRC - iniciativa de Embrapa y Unicamp, con el apoyo de la Fundación de Apoyo a la Investigación del Estado de São Paulo (Fapesp) - trae datos de gran interés para los profesionales del área de la biotecnología, la comunidad científica y estudiantes.

Además de describir los avances en protocolos, tecnologías y aplicaciones para la transformación del maíz, en la revisión, los investigadores abordan los procesos actuales para desarrollar nuevos cultivares. También mapean las características de mayor interés buscadas por los científicos, incluidas las tuberías (un mapa de los pasos del proceso) que existen para producir plantas modificadas o editadas genéticamente, hasta que llegan al mercado.

Para los autores del artículo, los investigadores y las empresas se enfrentan actualmente a un nuevo desafío en relación con los OGM: el desarrollo de plantas que toleren condiciones adversas derivadas de la crisis climática, como la sequía y las altas temperaturas, por ejemplo, junto con la eficiencia en el uso de nutrientes y en productividad.

La manifestación de estas características de manera sustancial, a diferencia de la resistencia a insectos y herbicidas más comunes, depende de la interacción entre diferentes genes y entre ellos y el medio ambiente. Tal complejidad ha hecho que empresas e instituciones de investigación inviertan en nuevos procesos de descubrimiento de genes y programas de evaluación a gran escala. Esto es lo que los investigadores Juliana Yassitepe (Embrapa Informática Agropecuária / GCCRC), Viviane Heinzen (GCCRC / Centro de Biología Molecular e Ingeniería Genética [CBMEG] -Unicamp), José Hernandes-Lopes, Ricardo Dante, Isabel Gerhardt y Fernanda Rausch (Embrapa) señalan Informática Agrícola / GCCRC / CBMEG), Priscila Alves, Leticia Vieira, Vanessa Bonatti (GCCRC / CBMEG) y Paulo Arruda, coordinador del GCCRC y profesor del CBMEG y del Instituto de Biología de la Unicamp.

edición de genes

El sistema CRISPR-Cas, que permite editar el ADN con mayor precisión, es la gran promesa de la biotecnología vegetal, especialmente para países en desarrollo como Brasil. La técnica, revelada en 2012, ganó el Premio Nobel de Química 2020 para las investigadoras Emmanuelle Charpentier, del Instituto Max Planck, y Jennifer Doudna, de la Universidad de Berkeley. Se ha mejorado rápidamente en los últimos años, estimulando la investigación para obtener cultivares agrícolas editados genéticamente.

La técnica consiste en editar la secuencia de ADN, es decir, insertar, eliminar o reemplazar nucleótidos (las letras que componen la secuencia) para producir una característica deseable, como la resistencia a la sequía. Además de ser una técnica más económica y accesible, favorece la simplificación del proceso regulador, considerando que no habría ADN de otras especies insertado en el genoma de estas variedades. "Cada país sigue su propia legislación. A diferencia de la Unión Europea, por ejemplo, Brasil ha tomado una posición más abierta en relación a la edición genómica ", dice José Hernandes, investigador de la GCCRC y uno de los autores del artículo. Para él, el mayor desafío para la regulación de la tecnología radica en las llamadas mutaciones off-target , cambios imprevistos que pueden surgir de la edición genómica; sin embargo, estos cambios son muy raros en las plantas.

Aunque todavía se necesita un marco de descubrimiento de genes para permitir el desarrollo de una planta editada, las tendencias apuntan a una expansión del acceso a la tecnología. En algunos países, los productos editados ya están disponibles comercialmente o en un proceso de aprobación avanzado (como variedades de maíz, soja, camelia y cítricos), con nutrientes mejorados y resistencia a enfermedades. "La edición de genomas podrá contribuir al aumento del número de laboratorios capaces de desarrollar y comercializar nuevas variedades. Al simular cambios genéticos que aparecen espontáneamente en procesos naturales, algunos países ya consideran que algunas de las plantas están libres de transgénicos ", complementa Viviane Heinzen, coautora de la publicación.

Los transgénicos representan el 30% del área de maíz del mundo

Las plantas transgénicas han sido parte de la agricultura durante décadas. La mayoría tiene básicamente dos ventajas: resistencia a herbicidas e insectos. El cultivo del maíz tiene variedades comerciales transgénicas muy utilizadas. Es el caso del maíz BT, que al recibir genes de la bacteria Bacillus thuringiensis produce una proteína capaz de matar las orugas que afectan a los cultivos. Estos cultivares prevalecen en el mercado debido a la relativa facilidad para evaluar sus características en el proceso de desarrollo. "Estas son características cualitativas; el efecto de un gen es más fácil de medir, indicando si la planta es resistente o no ", explica Juliana Yassitepe.

En los últimos años, los avances en biotecnología vegetal han permitido el desarrollo de variedades de maíz modificadas genéticamente que han impactado significativamente el manejo agrícola y mejorado el rendimiento de grano. Los nuevos OGM incorporan características como herbicida, resistencia a insectos y enfermedades, tolerancia al estrés abiótico, alto rendimiento y mejor calidad nutricional.

Adoptadas en 29 países, las variedades transgénicas cubren 190 millones de hectáreas y, en el caso del maíz, representan alrededor del 30% de las áreas cultivadas del planeta. También es el cultivo agrícola con más eventos de OGM aprobados por los organismos reguladores: 148 en 35 países diferentes, la mayoría combinando resistencia a insectos y tolerancia a herbicidas, según un informe de 2019 ISAAA (Servicio Internacional para la Adquisición de Aplicaciones Agrobiotecnológicas).

Si los primeros OGM comerciales de maíz se desarrollaron utilizando la técnica de bombardeo de ADN, con un control menos preciso de la transformación, hoy prevalece el uso de la bacteria Agrobacterium tumefaciens para entregar los genes de interés de una manera más precisa. Este cambio de metodología ayudó a simplificar los procesos de regulación de los transgénicos, considerando las incertidumbres de la técnica de bombardeo, que podría incluir fragmentos del gen y del vector más allá de lo planeado, concluye Juliana Yassitepe.