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Nuevos métodos moleculares podrían acelerar el desarrollo de los cultivos transgénicos

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Los primeros agricultores necesitaban cientos de años y un montón de buena suerte para dar forma a los primeros cultivos domesticados. Los fitomejoradores modernos esperan semanas o meses, no siglos, para descubrir lo que los literales frutos de su trabajo podrían llegar a ser. Ahora, un estudio llevado a cabo en Illinois con apoyo de la Fundación Bill y Melinda Gates, ha explorado los puntos fuertes de un método molecular que reduce este tiempo de espera a unos pocos días.

El nuevo estudio, publicado en “Plant, Cell and Environment”, se dirige a un desafío central del desarrollo de plantas transgénicas: cómo evaluar de forma fiable si el material genético se ha introducido con éxito. Investigadores de la Universidad de Illinois, la Academia Polaca de Ciencias, de la Universidad de Nebraska-Lincoln y la Universidad de California (Berkeley) compararon el método tradicional con varias otros métodos nuevos que han surgido de los avances en la tecnología genómica e identificaron uno que es mucho más rápido que el enfoque estándar – e igualmente fiable. El estudio fue dirigido por los becarios posdoctorales de la Universidad de Illinois, Kasia Glowacka y Johannes Kromdijk.

“Para las plantas con ciclos de vida largos, como los cultivos alimentarios, esto acelerará enormemente el tiempo entre la transformación genética o la edición de ADN, y el desarrollo de líneas mejoradas puras”, dijo Long, profesor de Ciencias Agrícolas y de Biología Vegetal y además investigador principal del estudio.

Para satisfacer las necesidades de alimentos y de combustible de una creciente población mundial, los investigadores se benefician de la tecnología de transgenia para desarrollar cultivos con mayores rendimientos y mayor resistencia a los retos medioambientales. Ninguna de las tecnologías utilizadas para introducir nuevo material genético en plantas trabaja con 100% de eficiencia. Las plantas y su progenie deben ser examinadas para identificar aquellas en las que la transferencia de genes se ha realizado correctamente.

Tradicionalmente, esto se hace en parte testeando sucesivas de generaciones de plantas para ver si los rasgos deseados están presentes y así mejorarlas a lo largo del tiempo. Además, los científicos de plantas pueden usar uno de varios métodos moleculares para determinar si un gen o genes realmente se han introducido con éxito en el genoma de la planta. El método de testeo por “ensayo y error”, el Southern blot, o datos precisos de rendimiento, pero son lentos y difíciles de manejar. Se requiere el aislamiento de cantidades relativamente grandes de ADN de la planta, utilizando tinte fluorescente o radiactivo para detectar el gen de interés, y la realización de una semana de trabajo de laboratorio para obtener resultados de sólo unas pocas muestras a la vez.

El equipo comparó la técnica de Southern blot con varias otras que utilizan variaciones de un proceso químico conocido como reacción en cadena de polimerasa (PCR). Este proceso permite a los investigadores cuantificar piezas específicas de las secuencias de ADN introducidas al hacer muchas copias adicionales de estas y, a continuación, estimar el número de copias – algo así como estimar la cantidad de bacterias presentes en una muestra mediante su difusión en una placa de Petri y dejar crecer colonias hasta que sean visibles. Estos métodos son mucho más rápidos que la transferencia por Southern blot, pero si el ADN en cada muestra no “crece” exactamente a la misma velocidad, los datos resultantes serán imprecisos – el tamaño no será un indicador perfecto de la cantidad inicial.

Uno de los métodos examinados por el grupo de Long, “PCR digital en gotitas” (ddPCR), está diseñado para superar esta debilidad. En lugar de utilizar el proceso de PCR para amplificar todo el ADN de una muestra, este método separa primero cada fragmento individual de ADN en su propia pequeña reacción – al igual que dar a cada bacteria su propio plato pequeño de petri para crecer. Luego por PCR se amplifica cada fragmento hasta que haya suficientes copias para ser detectadas fácilmente, y se cuenta el número total de reacciones pequeñas. Debido a que este método, a diferencia de otros, separa el paso similar al crecimiento a partir de la etapa de cuantificación, puede ser muy preciso incluso cuando la reacción no es perfecta. Los resultados se pueden obtener en menos de dos días, y muchas muestras pueden procesarse simultáneamente.

Long espera que la demostración de su grupo con ddPCR como una técnica “de rendimiento fiable, rápido y grande” le ayudará a convertirse en el nuevo estándar para los cultivos transgénicos en desarrollo. “Creo que va a ser adoptado ampliamente”, dijo. Aunque ddPCR es actualmente más caro que los otros métodos, Long dijo que el costo probablemente bajará rápido, al igual que los costos de otras tecnologías genómicas.

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