Investigadores desarrollan un maíz editado genéticamente para ser más digerible y resistente a sequía

Dos centros de investigación agropecuarios de Bélgica utilizaron la nueva técnica CRISPR-Cas9 para editar genéticamente al maíz y lograr hacerlo más resistente a periodos de sequía prolongados al cambio climático, además de facilitar su digestión para el consumo humano y animal. Los responsables de la investigación el Instituto Flamenco de Biotecnología (VIB) en colaboración con el Instituto de Investigación de Agricultura, Pesca y Alimentación de Flandes (ILVO), presentaron las solicitudes para realizar tres ensayos de campo después de las observaciones en invernadero donde los maíces sometidos a sequía presentaron buen desarrollo, el ensayo a campo permitiría confirmar sus hallazgos en condiciones reales de cultivo.

Estos ensayos a campo abarcarían aspectos agronómicos, aspectos genéticos y aspectos químicos, siendo estos ensayos de:

• De comportamiento favorable en crecimiento y rendimiento en condiciones climáticas variables
• Efecto del estrés ambiental en el nivel de daño del ADN en plantas editadas genéticamente y ensayo
• Plantas de maíces con bajos contenido lignina y buena adaptación en campo.

Alteraciones genéticas realizadas con precisión molecular

En el Centro VIB-UGent de Biología de Sistemas Vegetales, se están realizando investigaciones sobre los procesos moleculares que impulsan el crecimiento y desarrollo de las plantas. Cuando los científicos comprenden esos procesos, se pueden realizar cambios específicos para tratar de ajustar el crecimiento de las plantas.

Mediante la nueva técnica de edición de genes CRISPR-Cas9, el material genético de la planta se puede modificar con gran precisión. Al hacerlo, se simulan condiciones normales y de estrés en el invernadero mientras se monitorea el desarrollo de la planta. Si bien los hallazgos del invernadero representan las capacidades de crecimiento de una planta, una prueba de campo brinda una imagen más completa de la resistencia de las plantas modificadas cuando se exponen a las condiciones climáticas reales.

Maíz resistente al clima para una agricultura más sostenible

Una de las consecuencias del cambio climático es el calentamiento global, que está provocando una mayor frecuencia de olas de calor sostenidas, períodos de sequía y patrones climáticos más extremos. El grupo de investigación de la Prof. Hilde Nelissen tiene como objetivo hacer que el maíz sea resistente a la sequía prolongada.

Cuando las plantas experimentan sequía, el material hereditario, el ADN, se pliega en una forma compacta, lo que hace que el crecimiento se detenga. La profesora Nelissen y su equipo descubrieron que desactivar un componente estructural que ayuda al plegamiento del ADN conduce a un ADN menos compacto y, por lo tanto, más activo. Como resultado, las plantas de maíz muestran un mejor crecimiento en el invernadero cuando experimentan sequía. Una prueba de campo debe arrojar luz sobre si esta modificación genética también beneficia el crecimiento y el rendimiento en condiciones climáticas variables (Ensayo de campo 1)

Períodos prolongados de calor, mayor exposición a los rayos UV y metales contaminantes, causan daños en el ADN de las plantas. En respuesta al daño del ADN, la planta ralentiza el ciclo celular, el proceso por el cual las células de la planta se expanden y posteriormente se dividen.

Dado que el crecimiento de las plantas es un resultado directo del crecimiento de las células, el estrés crónico del ADN conduce a plantas más pequeñas y un rendimiento reducido. El equipo del Prof. Lieven De Veylder quiere probar en su ensayo de campo si la falta de un regulador negativo del ciclo celular hace que las plantas de maíz sean más resistentes al daño del ADN relacionado con el estrés ambiental (Ensayo de campo 2).  Los experimentos de invernadero ya mostraron que el maíz editado creció significativamente mejor en comparación con las plantas no modificadas cuando se exponen a estrés ambiental que induce daño en el ADN.

Maíz más digerible

Además de desarrollar cultivos resistentes al clima, las plantas mejor digeribles y los productos a base de plantas también pueden contribuir a una sociedad más sostenible. Después de todo, una conversión alimenticia mejorada significa que los cerdos y el ganado pueden alimentarse con menos alimento. Y cuando usamos plantas para producir bioetanol y detergentes y plásticos biodegradables, esto reduce nuestra dependencia de materiales fósiles como el petróleo. Para ambos tipos de aplicaciones, es necesario que los azúcares se puedan extraer de la pared celular de la planta de la manera más eficiente. La pared celular es una estructura compleja cuyos componentes principales son la lignina, la celulosa y la hemicelulosa.

Los azúcares se derivan de la celulosa y la hemicelulosa, pero la lignina, que se puede comparar con el pegamento para mantener unidas las fibras de celulosa y hemicelulosa, complica la extracción. Entre otras cosas, el laboratorio dirigido por el Prof. Wout Boerjan está investigando si pueden generar plantas con un contenido reducido de lignina en su pared celular para hacer que los azúcares sean más accesibles. Después de resultados exitosos en álamos, el Prof. Boerjan aplicará la misma estrategia para obtener plantas de maíz más digestibles. La prueba de campo planificada investigará si las plantas con cantidades más bajas de lignina (Ensayo de campo 3) también funcionan bien en el campo y si la reducción coincide con efectos negativos como una mayor sensibilidad a los vientos fuertes.

Fuente: ChileBio