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Tomate editado genéticamente ideal para cultivos en el espacio y granjas verticales

Produce frutos en tan solo dos meses después de sembrado, tiene una excelente proporción fruto/follaje y mide en promedio 4 cm de alto por 8 de ancho, lo que la haría apta para ser cultivada en estaciones espaciales. Imagen: Martha Orozco/UNAL . Crédito: Martha Orozco-Cárdenas/UCR

Pequeñas plantas de tomate editado genéticamente en la Universidad de California-Riverside, podrían algún día alimentar a los astronautas en la Estación Espacial Internacional. Las plantas tienen un mínimo de hojas y tallos, pero producen una cantidad normal de fruta, lo que las convierte en un alimento potencialmente productivo para el cultivo en cualquier lugar con suelo y recursos naturales limitados.

Ahora, con una subvención del Instituto de Investigación Traslacional para la Salud Espacial, financiado por la NASA, los investigadores de la UCR modificarán los tomates para que también sean especialmente adecuados para crecer en el espacio. Apodadas «Plantas Pequeñas para Expediciones Espaciales» (Small Plants for spACe Expeditions), o ESPACIO (por su sigla en inglés, SPACE) por los investigadores, la tecnología podría aplicarse a otras plantas para desarrollar un conjunto de cultivos para la agricultura en la Estación Espacial Internacional y futuras colonias espaciales.

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Robert Jinkerson, profesor asistente de ingeniería química y ambiental en la «Facultad de Ingeniería de Marlan y Rosemary Bourns», y la científica colombiana Martha Orozco-Cárdenas, directora del Centro de Investigación de Transformación de Plantas en la Facultad de Ciencias Naturales y Agrícolas, utilizará la subvención de US$800,000 por dos años para continuar reduciendo el tamaño de las plantas en miniatura, mejorar la fotosíntesis, cultivarlas en un recipiente que imite las condiciones en la Estación Espacial Internacional, analizar el contenido nutricional de la fruta y realizar pruebas de sabor.

Orozco-Cárdenas originalmente utilizó la tecnología de edición de genes con CRISPR-Cas9 para reducir el tamaño de plantas de tomate común y reducir la proporción de hojas y tallos a la fruta.

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«Durante varios años he estado estudiando la familia de genes involucrados en la reparación del ADN, la respuesta temprana al estrés, la división celular, la diferenciación y el crecimiento en las plantas. Fue muy emocionante ver cómo un solo cambio de base en uno de los genes puede tener tal impacto en el crecimiento y desarrollo de las plantas», dijo.

Para el 2050, habrá nueve mil millones de personas en el planeta, pero la tierra cultivable está disminuyendo. La producción mundial de alimentos tendrá que duplicarse para satisfacer las necesidades alimentarias para entonces. El cambio climático complica más el problema.

«Mi objetivo siempre ha sido desarrollar cultivos que puedan alimentar a una creciente población mundial en menos tierras de cultivo», dijo Orozco-Cárdenas.

La mayoría de las plantas frutales y vegetales producen más hojas y tallos no comestibles, conocidos como biomasa, que las frutas o vegetales comestibles. Las plantas pequeñas con más partes comestibles que la biomasa podrían producir grandes cantidades de alimentos en pequeñas parcelas y espacios interiores como las granjas verticales urbanas. Sin embargo, los sistemas de cultivo vertical tienden a crecer en hojas verdes porque tienen problemas para mantener plantas frutales más grandes como los tomates.

Además de su pequeño tamaño, los mini-tomates de UC-Riverside minimizan el consumo de recursos y energía al producir frutas más rápidamente que las plantas convencionales.

Las características que hacen que los tomates sean adecuados para el cultivo en granjas verticales urbanas en la Tierra, con algunas pequeñas modificaciones, también podrían hacerlos adecuados para el cultivo en la Estación Espacial Internacional, donde los astronautas anhelan frutas y verduras frescas.

«Cuando vi por primera vez esos pequeños tomates en el laboratorio de Martha, supe que teníamos que llevarlos a la estación espacial», dijo Jinkerson.

Una modificación necesaria es aumentar la tasa de fotosíntesis que permite a las plantas producir oxígeno y convertir el dióxido de carbono en alimentos. La fotosíntesis mejorada ayudará a reemplazar el dióxido de carbono en el aire de la estación espacial con oxígeno fresco, mejorando la calidad del aire y la sostenibilidad de la vida humana en el espacio.

Estos enfoques de edición de genes también pueden aplicarse a muchos otros cultivos para su uso aquí en la Tierra que podrían ayudar a alimentar a la creciente población y también acercar a los humanos un paso más hacia los asentamientos permanentes en el espacio.

«La mayoría de las investigaciones sobre plantas ya se han enfocado en optimizar los cultivos para el crecimiento fuera de los campos, abriendo muchas oportunidades para diseñar plantas para entornos construidos como el espacio o los invernaderos», dijo Jinkerson.

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