BIOTECNOLOGÍA

Arroz biotecnológico recargado produce un 40% más de alimento duplicando un solo gen de la misma planta

Un ajuste genético simple puede aumentar la fotosíntesis y la absorción de fertilizantes en arroz, logrando grandes aumentos de rendimiento. El mismo efecto se observó en el trigo y sería trasladable a una gran cantidad de cultivos agrícolas.

 

Al dotar a una variedad china de arroz con una segunda copia de uno de sus propios genes, los investigadores han aumentado su rendimiento hasta un 40%. El cambio ayuda a la planta a absorber más fertilizante, potencia la fotosíntesis y acelera la floración, todo lo cual podría contribuir a obtener mayores cosechas, informó el grupo científico en la revista Science.

El aumento del rendimiento de un solo gen que coordina estos múltiples efectos es «realmente impresionante», dice Matthew Paul, genetista de plantas de Rothamsted Research que no participó en el trabajo. «No creo que haya visto nada parecido antes». El enfoque podría probarse también en otros cultivos, añade; el nuevo estudio informa de los resultados preliminares en el trigo.

El rendimiento de un cultivo es diabólicamente complejo porque muchos genes interactúan para influir en la productividad de la planta. Durante años, los biotecnólogos han buscado genes individuales que aumenten el rendimiento, sin mucha suerte. En los últimos años han cambiado su interés por los genes que controlan otros genes y, por tanto, múltiples aspectos de la fisiología, como la absorción de nutrientes del suelo, el ritmo de la fotosíntesis y la dirección de los recursos de las hojas hacia las semillas. La modificación de uno de estos genes reguladores en el maíz permite aumentar el rendimiento en un 10%, una ganancia importante si se compara con el aumento del 1% anual que se consigue con el fitomejoramiento tradicional.

Para encontrar otros candidatos a aumentar el rendimiento, un equipo dirigido por el fisiólogo de cultivos Wenbin Zhou, de la Academia China de Ciencias Agrícolas (CAAS), examinó 118 genes reguladores del arroz y el maíz, que codifican proteínas llamadas factores de transcripción, que otros investigadores habían identificado previamente como probablemente importantes en la fotosíntesis. El equipo de Zhou trató de averiguar si alguno de los genes se activaba en el arroz cultivado en un suelo bajo en nitrógeno, porque tales genes podrían potenciar la absorción del nutriente. Aumentar su actividad en el arroz cultivado en suelo normal podría impulsar a la planta a captar aún más nitrógeno y producir más grano.

El equipo encontró 13 genes que se activaban cuando las plantas de arroz se cultivaban en suelos pobres en nitrógeno; cinco de ellos multiplicaban por cuatro o más la absorción de nitrógeno. Insertaron una copia extra de uno de los genes, conocido como OsDREB1C, en una variedad de arroz llamada Nipponbare que se utiliza para la investigación. También eliminaron el gen en otras plantas de arroz. Los experimentos en invernadero realizados por Shaobo Wei y Xia Li, del CAAS, demostraron que las plantas sin el gen crecían menos que las de control, mientras que las que tenían copias adicionales de OsDREB1C crecían más rápido como plántulas y tenían raíces más largas.

Una de las razones fue la buena nutrición: los trazadores isotópicos revelaron que las plantas con copias adicionales de OsDREB1C absorbían nitrógeno adicional a través de sus raíces y lo trasladaban en mayor medida a los brotes. Las plantas modificadas también estaban mejor equipadas para la fotosíntesis: tenían alrededor de un tercio más de cloroplastos, los orgánulos fotosintéticos de las células vegetales, en sus hojas y aproximadamente un 38% más de RuBisCO, una enzima clave en la fotosíntesis. Plantado en el campo durante 2 o 3 años, el arroz mejorado dio mayores rendimientos en tres lugares de China con climas que van desde el templado al tropical.

Y lo que es más importante, los investigadores también transformaron una variedad de arroz de alto rendimiento que suelen plantar los agricultores añadiendo una copia extra del gen. Estas plantas de arroz modernas modificadas produjeron hasta un 40% más de grano por parcela que los controles, informan los investigadores. «Es una gran cifra», dice Pam Ronald, genetista de arroz de la Universidad de California en Davis. «Asombroso».

Al igual que en los experimentos en el invernadero, las plantas modificadas en el campo presumían de tener granos más grandes y en mayor cantidad. «Lo que han hecho es tomar una muy buena [variedad de arroz] y demostrar que pueden mejorarla», dice Steve Long, fisiólogo vegetal de la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign, que añade que el resultado es «mucho más convincente» que mejorar una variedad de investigación.

Las plantas modificadas también florecieron antes, lo que puede ofrecer ventajas según el entorno. Por ejemplo, los agricultores podrían cultivar más cosechas por temporada o cosechar los cultivos antes de que aparezca el dañino calor del verano. Sin embargo, aunque el arroz Nipponbare modificado floreció hasta 19 días antes, la variedad de arroz ampliamente cultivada floreció sólo 2 días antes.

Para demostrar un potencial más amplio, el equipo añadió el gen OsDREB1C del arroz a una variedad de trigo en fase de investigación y descubrió los mismos tipos de efectos. El OsDREB1C y otros genes similares están presentes no sólo en el arroz, el trigo y otras hierbas, sino también en las plantas de hoja ancha. Los investigadores descubrieron resultados comparables al añadir una copia extra a la bien estudiada planta de mostaza llamada Arabidopsis. Esto es coherente con una función común en todo el reino vegetal, lo que sugiere que otros tipos de cultivos podrían ser susceptibles de aumentar su rendimiento gracias a esta modificación.

Los cultivos transgénicos como el arroz que hizo el equipo de Zhou son inaceptables para algunos consumidores. Pero Zhou y sus colegas dicen que el mismo aumento de rendimiento podría lograrse editando los propios genes de la planta, lo que en algunos países está ahora más ligeramente regulado que la ingeniería transgénica. Otra ventaja es que el aumento de la eficiencia del nitrógeno en los cultivos podría reducir la contaminación de arroyos y lagos por el exceso de fertilizantes que se escurre por los campos, dice Ronald. Y la mejora de la fotosíntesis será vital para aumentar el suministro mundial de alimentos, señala Steven Kelly, de la Universidad de Oxford, en un comentario. «Se pueden conseguir grandes saltos si se tiene el factor de transcripción adecuado», dice Long. «Estoy seguro de que habrá más».

 

 

Fuente: https://www.chilebio.cl/

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