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Desarrollan trigo editado genéticamente resistente a problemático hongo sin necesidad de fungicidas

El trigo es resistente al mildiú polvoroso, causante de 40% o más pérdidas en los campos, y la edición genética realizada por científicos de la Academia de Ciencias de China no tuvo efectos negativos en el rendimiento de la nueva variedad.

Science / 9 de febrero, 2022.- El mildiú polvoroso ciertamente suena poco atractivo, pero para los productores de trigo, este hongo puede significar un duro golpe para el bolsillo. Infecta los cultivos, amarillea las hojas y retrasa el crecimiento. En países donde la plaga es común, como China, el microorganismo puede destruir hasta el 40 % de un campo, lo que lo convierte en uno de los patógenos más dañinos y costosos para los productores de trigo.

Ahora, los investigadores han desarrollado un trigo editado genéticamente que es impermeable al hongo, sin atrofiar el crecimiento del grano. El enfoque también podría funcionar en otros cultivos, como frutillas y pepinos, afirma el equipo de científicos.

Si los rendimientos son confirmados por investigaciones adicionales, «esto realmente podría cambiar las reglas del juego» para los mejoradores de trigo, dice el biólogo de plantas Beat Keller de la Universidad de Zúrich, quien no participó en el trabajo.

“Avances como este son muy necesarios”, agrega Peter van Esse, fitopatólogo del Laboratorio Sainsbury y vicepresidente de la Fundación 2Blades, que apoya la investigación de enfermedades de los cultivos. Reducir el uso de productos químicos es bueno para el medio ambiente, dice, y las plantas resistentes a las enfermedades son especialmente útiles para los agricultores del mundo en desarrollo que podrían no tener acceso a los pesticidas.

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Algunas plantas pueden resistir naturalmente el mildiú. Durante las expediciones en la década de 1940 a Etiopía, los científicos descubrieron tipos locales de cebada que no se vieron afectados por el hongo. Pero estas plantas, y las versiones posteriores creadas por los fitomejoradores, crecieron mal y no produjeron suficiente grano. Con un esfuerzo sostenido, los mejoradores de la década de 1980 lograron crear tipos de cebada que podían resistir bastante bien al hongo y crecer lo suficientemente vigorosos como para atraer a los agricultores.

Estos tipos de cebada mejorada han tenido un éxito notable. A diferencia de muchos tipos de resistencia a enfermedades en las plantas, que los patógenos eventualmente desarrollan formas de superar, la protección contra el mildiú polvoroso en estas variedades ha durado décadas. Eso se debe a un gen, llamado MLO, que cuando muta de alguna manera evita que el hongo infecte la cebada, aparentemente en parte al engrosar rápidamente las paredes celulares cuando las esporas intentan penetrar y hacer que otras células cercanas se autodestruyan.

Los mejoradores de trigo no han podido replicar el logro. En el trigo, las mutaciones en MLO conducen a plantas atrofiadas que tienden a producir hasta un 5% menos de grano que las plantas típicas, una deficiencia inaceptable. Los agricultores son reacios a adoptar incluso cultivos de menor rendimiento, especialmente si los fungicidas pueden matar patógenos.

Hace varios años, Gao Caixia, científica de plantas del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo de la Academia de Ciencias de China, y sus colegas comenzaron a estudiar los genes involucrados en el rendimiento y la resistencia a enfermedades en el trigo. Usando métodos de edición de genes, incluido CRISPR, crearon la misma mutación protectora en las seis copias de los genes MLO en el trigo.

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Estos métodos permiten a los investigadores realizar cambios muy específicos en un genoma. A menudo, estos cambios se pueden lograr con el mejoramiento tradicional, pero durante muchos años en lugar de meses. Otro atractivo de la edición de genes es que los reguladores gubernamentales en varios países han facilitado recientemente que los investigadores y las empresas estudien y comercialicen plantas hechas de esta manera, mientras que otro método de ingeniería genética en plantas, como la transgenia (transferir el ADN de una especie a otra), generalmente requiere pruebas exhaustivas y largas revisiones antes de la aprobación comercial.

Las plantas editadas genéticamente de Gao resistieron la infección por el mildiu polvoriento, como se esperaba, pero para su sorpresa, una sola planta también creció tan bien como las plantas de control no modificadas en los experimentos de invernadero. “Estaba seguro de que habíamos descubierto algo asombroso”, recuerda Gao.

Otros investigadores dicen que los experimentos de invernadero y los datos de laboratorio parecen prometedores. “Creo que esto es creíble”, dice Ralph Panstruga, biólogo molecular de plantas de la Universidad RWTH de Aquisgrán. “Es un buen punto de partida”.

El equipo también comparó el crecimiento del trigo editado genéticamente en ensayos de campo limitados. Las plantas modificadas crecieron tan altas como otros trigos. Y cuando los investigadores contaron las espigas y granos en cada una de las 30 plantas de las parcelas, no hubo una diferencia estadísticamente significativa, según la publicación en Nature.

Keller advierte que el rendimiento del trigo no se puede determinar de manera confiable midiendo plantas individuales, sino solo cosechando parcelas de al menos varios metros cuadrados. “Un mejorador de trigo diría, ‘muy bien, pero ahora tienes que mostrarlo a nivel de parcela’”.

Al profundizar en el genoma de las plantas modificadas, Gao y sus colegas demostraron que la edición había eliminado accidentalmente no solo parte de un gen MLO, sino también una gran parte del ADN en un cromosoma. Esto dio como resultado que un gen cercano llamado TMT3 se volviera más activo, y esto es lo que de alguna manera mantiene el crecimiento normal de la planta. El gen codifica una proteína involucrada en el transporte de moléculas de azúcar, pero sigue siendo un misterio cómo supera la pérdida de rendimiento causada por las mutaciones de MLO, dice Gao. “Sigo entusiasmado con este sorprendente hallazgo”.

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TMT3 se encuentra en muchas otras especies de plantas. Gao y sus colegas quieren probar la edición genética de frutillas, pimientos y pepinos, que también son muy vulnerables al mildiu polvoriento. Mientras tanto, han editado genéticamente cuatro variedades de trigo que son preferidas por los agricultores chinos, y su rendimiento se probará con ensayos de campo más grandes.

Antes de que cualquier trigo editado genéticamente pueda venderse a los agricultores en China, las nuevas cepas deberán ser aprobadas por el ministerio de agricultura. Gao es optimista: las nuevas directrices del ministerio para aprobar cultivos modificados genéticamente, dice, proporcionan «un camino claro a seguir» hacia la comercialización.

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