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Mejoramiento epigenético: adaptaciones de cultivos se traspasan hasta por 5 generaciones

Las plantas de tomate injertadas involucradas en la investigación produjeron semillas que dieron como resultado una progenie que fue, en promedio, un 35% más productiva. Y ese vigor de crecimiento persistió en la progenie durante cinco generaciones en el estudio. IMAGEN: Penn State

Las plantas nuevas injertadas, que consisten en portainjertos modificados epigenéticamente para “creer” que han estado bajo estrés, unidos a un vástago (o brote sobre el suelo) no-modificado, dan lugar a una progenie que es más vigorosa, productiva y resistente que las plantas parentales.

Penn State / 22 de octubre, 2020.- Ese es el sorprendente hallazgo de un equipo de investigadores que realizó pruebas de campo a gran escala con plantas de tomate en tres lugares muy separados durante múltiples generaciones de plantas. Afirman que el descubrimiento, que surgió de una colaboración entre la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State), la Universidad de Florida y una pequeña empresa emergente en Nebraska, tiene importantes implicaciones para el mejoramiento de cultivos.

Debido a que la técnica involucra la epigenética (manipular la expresión de genes existentes y no la introducción de nuevo material genético de otra planta) los cultivos obtenidos con esta tecnología podrían eludir la controversia asociada con los organismos y alimentos modificados genéticamente. Esa es la esperanza de la líder del equipo de investigación Sally Mackenzie, profesora de ciencia vegetal en la Facultad de Ciencias Agrícolas y profesora de biología en la Facultad de Ciencias Eberly en Penn State.

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“Aunque hicimos esto con el tomate, se puede hacer con cualquier planta”, dijo. “Creemos que este estudio representa un gran avance al mostrar el potencial de mejoramiento por epigenética de los cultivos. Y más adelante, tendrá importantes implicaciones para los árboles y los bosques frente al cambio climático”.

Sobre la base de investigaciones anteriores realizadas por el grupo de investigación de Mackenzie en Penn State, el patrón provino de plantas de tomate en las que los investigadores manipularon la expresión de un gen llamado MSH1 para inducir la “memoria del estrés”. Esa memoria es heredada por algunos descendientes, lo que les da el potencial de un crecimiento más vigoroso, resistente y productivo.

El gen MSH1 les dio a los investigadores acceso a la vía que controla una amplia gama de redes de resiliencia de plantas, explicó Mackenzie, quien es presidenta de Lloyd and Dottie Huck de Genómica Funcional y director del Plant Institute en Penn State. “Cuando una planta experimenta un estrés como la sequía o el calor extremo prolongado, tiene la capacidad de adaptarse rápidamente a su entorno para volverse fenotípicamente ‘plástica’ o flexible“, dijo. “Y resulta que ‘recuerda‘”.

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El hallazgo de que esos rasgos “recordados” pasaron desde las raíces a través del injerto hasta la parte superior de la planta, publicado en Nature Communications, es de enorme importancia, señaló Mackenzie. Las plantas de tomate injertadas involucradas en la investigación produjeron semillas que dieron como resultado una progenie que fue, en promedio, un 35% más productiva, un resultado sorprendente, señaló. Y ese vigor de crecimiento persistió en la progenie durante cinco generaciones en la investigación.

Durante un componente del estudio en Penn State en 2018, las tormentas cayeron más de 7 pulgadas de lluvia en agosto, inundando los campos de tomates. El agua acumulada eliminó las plantas que formaban parte de otras pruebas de investigación, sin embargo, las plantas de tomate que eran descendientes de las plantas injertadas con el patrón modificado epigenéticamente sobrevivieron en su mayoría. IMAGEN: ESTADO DE PENN

Las plantas también son más resistentes, según Mackenzie. Durante un componente del estudio en el Centro de Investigación Agrícola Russell E. Larson de Penn State en 2018, las tormentas cayeron más de 7 pulgadas de lluvia en agosto, inundando los campos de tomates. El agua acumulada acabó con las plantas que formaban parte de otras pruebas de investigación. Sin embargo, las plantas que eran descendientes de las plantas injertadas con el rizoma manipulado epigenéticamente sobrevivieron en su mayoría, y luego prosperaron.

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La progenie de las plantas injertadas también mostró una capacidad de supervivencia superior en los otros ensayos de campo realizados en California y Florida.

La investigación es la primera demostración verdadera de un método de mejoramiento epigenético susceptible a la agricultura, dijo Mackenzie, y agregó que la tecnología está lista para implementarse inmediatamente.

“Todo lo que estamos haciendo, lo puede hacer cualquier fitomejorador en la agricultura, y ahora hemos demostrado a gran escala que tiene valor agrícola. Está listo para funcionar; un fitomejorador podría leer sobre esto e implementar el sistema para mejorar su su variedad “, dijo Mackenzie.

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