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Reconectan genes de defensa en plantas para reducir pérdidas por enfermedades

Las plantas pueden reconfigurarse genéticamente para resistir los efectos devastadores de las enfermedades, reduciendo significativamente el desperdicio de cultivos en todo el mundo, según una nueva investigación sobre biología sintética realizada por la Universidad de Warwick, la cual fue publicada en ACS Synthetic Biology.

Dirigidos por el profesor Declan Bates del Warwick Integrative Synthetic Biology Center (WISB) y la profesora Katherine Denby de la Universidad de York, que también es miembro asociada de WISB, los investigadores han desarrollado un sistema de control genético que permitiría a las plantas fortalecer su respuesta de defensa contra los patógenos mortales, para que puedan mantenerse sanas y productivas.

Cuando los patógenos atacan a las plantas de cultivo, obtienen energía y nutrientes de la planta, pero también se dirigen a la respuesta inmune de la planta, debilitando la defensa y haciendo que las plantas sean más vulnerables.

Sobre la base de datos experimentales generados la profesora Denby, el grupo del profesor Bates simuló un ataque de patógenos en plantas de Arabidopsis y modeló una forma de reconectar la red genética de las plantas, creando un sistema de control de retroalimentación defensivo para combatir enfermedades, que funciona muy parecido al piloto automático de una aeronave.

Así como el sistema de control de un piloto automático detecta perturbaciones como ráfagas de viento o turbulencias y actúa para rechazarlas, este nuevo sistema de control de plantas detecta un ataque de patógeno y evita que el patógeno debilite la respuesta de defensa de las plantas.

Este método podría hacer que los cultivos sean más resistentes a las enfermedades, ayudando a mitigar el desperdicio de cosechas en todo el mundo. Dado que el sistema puede implementarse mediante la re-conexión de los mecanismos naturales de defensa de las plantas, no es necesario agregar circuitos genéticos externos.

Declan Bates, profesor de Bioingeniería en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Warwick, comentó:

“Las enfermedades, la sequía y las temperaturas extremas causan pérdidas significativas de rendimiento en las plantas de cultivo en todo el mundo, amenazando la seguridad alimentaria mundial. Por lo tanto, es crucial explorar nuevas formas de desarrollar cultivos que sean resistentes a los ataques de patógenos y puedan mantener los rendimientos en entornos desafiantes. El estudio muestra el enorme potencial de utilizar el control de retroalimentación para fortalecer los mecanismos naturales de defensa de las plantas “.

Katherine Denby, profesora de producción sostenible de cultivos y directora del programa de resiliencia N8 AgriFood en la Universidad de York comentó:

“Reducir al mínimo el desperdicio de cultivos es obviamente una parte esencial de la creación de un sistema alimentario más sostenible. Lo que es emocionante aquí es aplicar principios de ingeniería a la biología vegetal para predecir cómo rediseñar la regulación genética de los genes para mejorar la resistencia a las enfermedades. Usamos la re-conexión de genes existentes en la planta para prevenir la manipulación de patógenos”.

Los próximos pasos de la investigación serán llevar la teoría al laboratorio e implementar experimentalmente el sistema de control de retroalimentación defensivo en las plantas.

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