Utilizando tijeras genéticas, los investigadores del KIT han invertido y desactivado nueve décimas partes de un cromosoma para impedir el intercambio genético (Ilustración: Michelle Rönspies, KIT).
La planta de cultivo ideal es sabrosa y de alto rendimiento, además de resistente a enfermedades y plagas. Pero si los genes relevantes están muy separados en un cromosoma, algunos de estos rasgos positivos pueden perderse durante un programa de mejora genética tradicional. Para garantizar que los rasgos positivos puedan transmitirse juntos, los investigadores del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) han utilizado las «tijeras moleculares» CRISPR/Cas para invertir y, por tanto, desactivar genéticamente nueve décimas partes de un cromosoma. Los rasgos codificados en esta parte del cromosoma se vuelven «invisibles» para el intercambio genético y pueden así transmitirse sin cambios. Los investigadores publicaron sus hallazgos en Nature Plants.
Karlsruher Institut für Technologie (KIT) / 20 de septiembre, 2022.- La edición, inserción o supresión selectiva de genes en las plantas es posible con las tijeras moleculares CRISPR/Cas. Este método puede utilizarse para hacer que las plantas sean más resistentes a plagas, enfermedades o influencias ambientales. «En los últimos años, hemos podido utilizar por primera vez CRISPR/Cas no solo para editar genes, sino también para cambiar la estructura de los cromosomas», afirma el profesor Holger Puchta, que lleva 30 años investigando las aplicaciones de las tijeras genéticas con su equipo en el Instituto Botánico del KIT. «Los genes están dispuestos linealmente a lo largo de los cromosomas. Cambiando su secuencia, pudimos demostrar cómo se pueden separar los rasgos deseados en las plantas de los no deseados.»
Ahora los investigadores han logrado impedir el intercambio genético que normalmente forma parte del proceso hereditario, pero pueden romper los vínculos entre los rasgos. «Podemos desactivar un cromosoma casi por completo, haciéndolo parecer invisible, de modo que todos los rasgos de ese cromosoma puedan transmitirse en un paquete«, dice Puchta. Hasta ahora, si los rasgos de una planta debían transmitirse juntos, los genes de esos rasgos debían estar cerca unos de otros en el mismo cromosoma. Si esos genes están más separados en un cromosoma, suelen separarse durante la herencia, por lo que un rasgo beneficioso puede perderse durante el proceso de mejora genética tradicional.
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Aprender de la naturaleza: La ingeniería cromosómica evita el intercambio genético
En su investigación, los científicos siguieron el ejemplo de la naturaleza. «Estas reversiones o inversiones -una especie de invisibilidad genética- también se producen con frecuencia a menor escala en las plantas silvestres y cultivadas. Hemos aprendido de la naturaleza y hemos aplicado y ampliado nuestros conocimientos sobre el proceso natural«, afirma Puchta.
En colaboración con el profesor Andreas Houben, del Instituto Leibniz de Genética Vegetal e Investigación de Plantas de Cultivo (IPK), Puchta y su equipo invirtieron nueve décimas partes de un cromosoma en el organismo modelo Arabidopsis thaliana (berro thale). Sólo en los extremos del cromosoma los genes conservaron su secuencia original. «Con estos fragmentos, el cromosoma puede pasar a la siguiente generación igual que los demás cromosomas y no se pierde por completo», dice Puchta.
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Permitir el cultivo futuro de plantas de cultivo más eficientes y robustas
Para mejorar los cultivos de forma eficiente, es importante combinar el mayor número posible de rasgos favorables en una sola planta. «Por supuesto, los cultivadores de plantas quieren que sus productos tengan buen sabor, el mayor número posible de vitaminas y también que sean resistentes a las enfermedades. Con nuestro método, podemos facilitarlo en el futuro», dice Puchta.
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