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Desarrollan arroz transgénico que acumula menos arsénico en el grano

Los investigadores del Instituto Nacional de Investigación Botánica de la India desarrollaron arroz transgénico insertando un gen de un hongo, lo cual redujo la acumulación natural de arsénico en el grano de arroz.

El proceso natural de acumulación de arsénico (un cancerígeno clase 1) en los granos de arroz es uno de los problemas agrícolas graves en la India y otros países productores de arroz. Para abordar esto, los investigadores del Instituto Nacional de Investigación Botánica, perteneciente al Consejo de Investigación Científica e Industrial (CSIR), con sede en Lucknow, desarrollaron arroz transgénico al insertar un nuevo gen fúngico, lo que redujo la acumulación de arsénico en el grano de arroz.

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En su último estudio, los investigadores han clonado el gen de la proteína metiltransferasa arsénica (WaarsM) de un hongo del suelo, Westerdykellaaurantiaca, e insertado el mismo en el genoma del arroz con la ayuda de Agrobacterium tumefaciens, una bacteria del suelo que tiene la capacidad natural de insertar genes externos en la composición genética de la planta (y que se usa para desarrollar plantas transgénicas).

El arroz transgénico recién desarrollado, junto con el arroz normal no modificado, se trató con arsénico. La comparación de arroz transgénico y no transgénico mostró que las plantas transgénicas acumularon menos arsénico en la raíz y en los brotes en comparación con las líneas no transgénicas.

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Los investigadores encontraron que la planta transgénica resultante adquirió el potencial para metilar arsénico inorgánico en una variedad de especies orgánicas inofensivas, incluidos los arsenicales volátiles. Esta podría ser una estrategia potencial para desarrollar arroz transgénico capaz de una baja acumulación de arsénico no solo en el grano sino también en el tallo y el alimento que se utiliza para el ganado.

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Ahora el equipo se está enfocando en las pruebas de inocuidad de los alimentos y las pruebas de campo, sujeto a las aprobaciones regulatorias. Además, los investigadores también están buscando brechas en el metabolismo del arsénico en el arroz, lo que en última instancia llevará a comprender la captación y el metabolismo del arsénico en la planta.

Debido a que hay arsénico en la tierra, los alimentos pueden contener pequeñas cantidades, aunque generalmente en niveles tan bajos que no hay razón para preocuparse. El arroz, sin embargo, es distinto a otros cultivos porque crece en campos inundados, de manera que es más fácil que las plantas absorban más arsénico.
Es por eso que contiene de 10 a 20 veces más arsénico que otros cereales.

“Nuestro estudio proporciona una comprensión del mecanismo de transporte de arsénico en las plantas, principalmente grano de arroz. Este conocimiento se puede aplicar para desarrollar prácticas que disminuyan la acumulación de arsénico en el grano de arroz mediante el mejoramiento molecular, la edición de genes o los enfoques transgénicos. Puede tener tremendas consecuencias para la salud pública «, explicó Debasis Chakarabarty.

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El equipo de investigación está involucrado en el desarrollo de métodos biotecnológicos para reducir la acumulación de arsénico en el grano de arroz. En el pasado, ha mostrado un enfoque transgénico en el que la proteína fitoquitlatina sintetasa de Ceratophyllumdemersum (una planta acuática) se expresó en el arroz. Las líneas transgénicas mostraron una mayor acumulación de arsénico en las raíces y en los brotes, pero menos en los granos. También describieron que la sobreexpresión del gen OsGrx_C7 (que produce una proteína del arroz) incrementó la tolerancia al arsenito y redujo la acumulación de arsenito en semillas y brotes de arroz. Recientemente, han demostrado que los cultivos transgénicos con mayor nivel del la proteína OsPRX38 acumulan menos arsénico debido a la alta lignificación en la raíz, que actúa como una barrera para la entrada de arsénico en plantas transgénicas.

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“Como una gran cantidad de personas se ven afectadas por la toxicidad del arsénico, es imperativo desarrollar arroz con menor contenido de arsénico y alto rendimiento. En este contexto, los métodos biotecnológicos como la modulación de la expresión de genes relacionados con el metabolismo del arsénico en el arroz serán un enfoque fructífero y práctico para disminuir la acumulación de arsénico «, agregó Chakarabarty.

El equipo de investigación incluyó a ShikhaVerma, Pankaj Kumar Verma, Maria Kidwai, Manju Shri, Rudra Deo Tripathi y Debasis Chakrabarty (CSIR-Instituto Nacional de Investigación Botánica); Alok Kumar Meher y Amit Kumar Bansiwal (Instituto Nacional de Investigación de Ingeniería Ambiental).

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