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Árboles editados con CRISPR para una bioeconomía ambientalmente amigable

alamo

Científicos belgas emplearon edición genética con CRISPR en álamo para reducir la cantidad de lignina de manera estable, sin causar una pérdida de rendimiento en la biomasa ni altura. La madera de los árboles editados tuvo un aumento de hasta un 41% en la eficiencia de procesamiento, lo cual es un avance potente en la producción de biocombustibles, papel y biomateriales reduciendo la huella de carbono.

VIB / 6 de septiembre, 2020.- Investigadores liderados por el prof. Wout Boerjan (VIB-UGent Center for Plant Systems Biology) ha descubierto una forma de ajustar de manera estable la cantidad de lignina en el álamo mediante la aplicación de tecnología CRISPR/Cas9. La lignina es una de las principales sustancias estructurales de las plantas y dificulta el procesamiento de la madera en, por ejemplo, papel. Este estudio es un avance importante en el desarrollo de recursos madereros para la producción de papel con menor huella de carbono, biocombustibles y otros materiales de base biológica. Su trabajo, en colaboración con VIVES University College (Roeselare, Bélgica) y la Universidad de Wisconsin (EE. UU.) Aparece en Nature Communications.

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Hacia una bioeconomía

La economía actual basada en los combustibles fósiles da como resultado un aumento neto de CO2 en la atmósfera de la Tierra y es una de las principales causas del cambio climático global. Para contrarrestar esto, es esencial un cambio hacia una economía circular y de base biológica. La biomasa leñosa puede desempeñar un papel crucial en una economía de base biológica al servir como un recurso renovable y neutral en carbono para la producción de muchos productos químicos. Desafortunadamente, la presencia de lignina dificulta el procesamiento de la madera en productos de base biológica.

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Prof. Wout Boerjan (VIB-UGent): “Hace unos años, realizamos una prueba de campo con álamos que fueron diseñados para producir madera con menos lignina. La mayoría de las plantas mostraron grandes mejoras en la eficiencia del procesamiento para muchas aplicaciones posibles. La desventaja, sin embargo, fue que la reducción de lignina lograda con la tecnología que usamos entonces, la interferencia del ARN, fue inestable y los árboles se hicieron menos altos.”

Adaptación de la lignina y el crecimiento mediante la creación de variantes alélicas CCR2 (de izquierda a derecha: tipo salvaje sin editar, CCR2 (- / -), línea 206 CCR2 (- / *), línea 12 CCR2 (- / *))

Nuevas herramientas

Sin inmutarse, los investigadores buscaron una solución. Emplearon la reciente tecnología CRISPR/Cas9 en álamo para reducir la cantidad de lignina de manera estable, sin causar una penalización en el rendimiento de la biomasa. En otras palabras, los árboles crecieron tan bien y tan altos como aquellos sin cambios genéticos.

Dra. Barbara De Meester (VIB-UGent): “El álamo es una especie diploide, lo que significa que cada gen está presente en dos copias. Usando CRISPR/Cas9, introdujimos cambios específicos en ambas copias de un gen que es crucial para la biosíntesis de lignina. Inactivamos una copia del gen y solo inactivamos parcialmente la otra. La línea de álamos resultante tuvo una reducción estable del 10% en la cantidad de lignina mientras crecía normalmente en el invernadero. La madera de los árboles modificados tuvo un aumento de hasta un 41% en la eficiencia de procesamiento”.

Dr. Ruben Vanholme (VIB-UGent): “Las mutaciones que hemos introducido a través de CRISPR/Cas9 son similares a las que surgen espontáneamente en la naturaleza. La ventaja del método CRISPR/Cas9 es que las mutaciones beneficiosas se pueden introducir directamente en el ADN de variedades de árboles altamente productivas en solo una fracción del tiempo que tomaría una estrategia de reproducción clásica.

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Las aplicaciones de este método no solo se limitan a la lignina, sino que también podrían ser útiles para diseñar otros rasgos en los cultivos, proporcionando una nueva herramienta de mejoramiento versátil para mejorar la productividad agrícola.

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