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Nueva técnica permitiría modificar genes de plantas y cultivos

Colombia Agricultura

Por medio de la herramienta CRISPR/CAS9, que permite alterar genes de un organismo –como una planta cultivable– para obtener un beneficio en particular, se modificaron dos genes del cultivo de caña de azúcar para generar cultivos más productivos y con mayor resistencia a los pesticidas


Este sistema utiliza una molécula conocida como ARN guía (ARNg), la cual guía a la proteína molecular (Cas9) a zonas específicas para cortar, modificar o corregir un gen o una secuencia de interés. De ahí, adquiere una pérdida o ganancia de función dependiendo del propósito.

“Vimos el potencial de este procedimiento en las plantas, y nos propusimos el objetivo de contribuir al mejoramiento convencional del cultivo de la caña para desarrollar variedades con características particulares mejoradas”.

Así lo explica la bióloga Claudia Marcela Franco, magíster en Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, autora de la investigación Edición genética de la variedad de caña UFCP 82-1655 para inactivar el gen BU1 y modificar la función del gen ALS mediante CRISPR/CAS9.

La modificación de genes con esta metodología buscaría cultivos con mayor eficiencia para tomar nitrógeno o resistentes a plagas, enfermedades o estados climáticos extremos, entre otras mejoras.

Dos genes “editados”
Para la prueba, la investigadora escogió modificar los genes BU1 y ALS de una variedad de caña de azúcar. El primero está involucrado con el ángulo en el que se disponen las hojas en los tallos, lo cual se relaciona con la disposición de estas en la planta, y por ende con la captación de la energía solar para el proceso de fotosíntesis.

Según la investigación, “cuando las hojas son más rectas, la planta tiende a acumular más biomasa; pero si la caña tiene las hojas más curvas, puede restringir la entrada de sol a las hojas más bajas del tallo. Cuando se genera sombra hay menos fotosíntesis, la planta no se nutre bien y hay menos rendimiento del cultivo”.

El segundo se relacionaría con la capacidad de resistencia de las plantas a los herbicidas, de interés especial para los productores que utilizan este control biológico sobre el cultivo de caña.

“Evaluamos plantas modificadas y no modificadas genéticamente expuestas a los herbicidas. Si algunas de las plantas con la modificación sobrevivían a los químicos, significaría que el resultado fue exitoso y el cambio que se le hizo al gen sí permitió tener plantas resistentes a herbicidas”, explica la investigadora.

Como se tenía poca información sobre el genoma de la caña al momento de la investigación, el equipo investigativo utilizó información del genoma de sorgo (por ser una planta genéticamente cercana a la caña de azúcar). Después analizaron la región de los genes a editar antes de modificar las plantas, y ensayaron la edición con la molécula CAS9 y un ARN guía mediante prueba in vitro en laboratorio.

Si de ese ensayo se evidencia un cambio en el gen mediante amplificación (PCR) y posterior visualización en gel de agarosa, significa que ese ARN guía puede dirigir eficientemente a la CAS9 dentro de la planta para que ocurra la modificación de la secuencia de interés.

No obstante, la investigadora resalta que aunque la metodología puede dar resultados rápidamente, quizás no se obtengan en gran cantidad o eficiencia, sobre todo si los datos genéticos son distintos a la planta a editar, como en este caso el sorgo con caña de azúcar.

“Al probar en las plantas no se logró la edición del gen BU1; probablemente la eficiencia de los ARNg diseñados no fue tan alta y por consiguiente la probabilidad de modificar el gen fue muy baja. Así mismo, puede que las plantas no hubieran recibido el ARNg o la CAS9 necesarios para generar las mutaciones en el gen BU1”, explica la investigadora.

Sin embargo con el gen ALS sí hubo resultados positivos cuando dos plantas se mostraron resistentes a los herbicidas, por lo que la magíster concluye la eficiencia de la metodología al generar ganancia de función en las plantas editadas.

Método eficiente
“Aunque la metodología ofrece muchas alternativas para trabajar con diferentes opciones y con distintos organismos (animales, bacterias, plantas, hongos, células humanas), se debe estudiar con rigurosidad para obtener resultados y seguir experimentando para aumentar su eficiencia antes de ser utilizados en la producción comercial o en el mercado”, agrega magíster.

Este proyecto fue apoyado por el Centro de Investigación de la Caña de Azúcar (Cenicaña), que sería uno de los pioneros en utilizar este método en Colombia. Por otro lado, las sedes de Palmira y Bogotá de la UNAL ya realizan investigaciones en biología molecular con esta herramienta, al igual que otras instituciones como las Universidades de Antioquia y EAFIT.

Entre 2012 y 2015, cuando surgió CRISPR/CAS9, los científicos la consideraron como un boom, ya que ofrece resultados más directos y precisos en la edición de genes y evita el riesgo de dañar otros importantes en los procesos. “Hasta el momento es el método más eficiente entre muchos otros”, concluye la bióloga Franco.

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