El desafío de trabajar con genes que regulan el desarrollo es asegurarse de que activen la cantidad correcta en el momento correcto y con el tipo correcto de tejidos.
Los partidarios de la ingeniería genética han prometido durante mucho tiempo que ayudarán a satisfacer la creciente demanda mundial de alimentos, pero a pesar de la creación de muchos cultivos genéticamente modificados (GM) resistentes a plagas y herbicidas, los científicos no han tenido mucho éxito al impulsar el crecimiento de los cultivos. Ahora, los investigadores han demostrado por primera vez de manera concluyente que pueden aumentar los rendimientos de maíz hasta un 10% al cambiar un gen que aumenta el crecimiento de las plantas, independientemente de si las condiciones de crecimiento son malas u óptimas.
“Es increíble”, dice Kan Wang, biólogo molecular de la Universidad Estatal de Iowa en Ames que no participó en el nuevo estudio. Además de aumentar las cosechas de maíz, dice, las nuevas modificaciones deberían inspirar a otros investigadores en la búsqueda de obtener mayores rendimientos de otros cultivos.
Los cultivos transgénicos más plantados del mundo, como la soya, el maíz y el algodón, se crearon con algunos ajustes genéticos relativamente simples. Al agregar un solo gen de bacterias a ciertas variedades de cultivos, por ejemplo, los científicos les dieron la capacidad de producir una proteína que mata muchos tipos de insectos. Otra manipulación genética simple da como resultado cultivos que resisten el glifosato u otros herbicidas. Un beneficio es que los agricultores pueden matar las malezas sin erosionar el suelo, otro más protege los cultivos durante la sequía. Pero ha sido mucho más difícil encontrar plantas que también produzcan más grano en buenas condiciones, debido a la genética compleja que interviene en el crecimiento de las plantas.
A partir del año 2000, las empresas de todo el mundo comenzaron a buscar genes individuales que pudieran aumentar el rendimiento. Sólo unos pocos genes identificados se han mostrado prometedores, y muchas compañías han reducido o dejado de detectar los genes relacionados con el rendimiento del cultivo, debido a la baja tasa de éxito.
Pero los investigadores de Corteva Agriscience, una empresa química y de semillas con sede en Wilmington, Delaware, decidieron analizar los genes que funcionan como interruptores maestros para el crecimiento y el rendimiento. Escogieron los genes de la caja MADS, un grupo común en muchas plantas, antes de decidirse por uno (zmm28) para alterar en las plantas de maíz. El desafío de trabajar con genes que regulan el desarrollo es asegurarse de que activen la cantidad correcta en el momento correcto y en el tipo correcto de tejidos. “Es terriblemente fácil estropear las plantas si los genes son demasiado activos”, dice Jeff Habben, un fisiólogo de plantas en Corteva que ayudó a dirigir la investigación.
El grupo trató de fusionar zmm28 con un nuevo promotor, un tramo de ADN que controla cuándo se activa el gen. Después de probar una docena, encontraron uno que funcionaba de manera confiable. Por lo general, zmm28 se activa cuando las plantas de maíz comienzan a florecer. El promotor agregado activó zmm28 antes de lo que ocurre naturalmente y también continuó aumentando los efectos beneficiosos del gen después de la floración. “Si haces que el gen trabaje más y más, puedes hacer que la planta funcione mejor”, dice Wang.
Los investigadores probaron el rendimiento mejorado del gen en 48 tipos comerciales de maíz, conocidos como híbridos, que se usan comúnmente para alimentar al ganado. En pruebas de campo en las regiones productoras de maíz de Estados Unidos entre 2014 y 2017, descubrieron que los híbridos transgénicos generalmente producían entre un 3% y un 5% más de grano que las plantas de control. Algunos arrojaron entre 8% y 10% más, informa el equipo esta semana en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias. El beneficio se mantuvo independientemente de cuán buenas o malas fueran las condiciones de crecimiento. “Este es uno de los mejores ejemplos en los que GM para el rendimiento en realidad funciona de manera convincente en un entorno de campo”, dice Matthew Paul, científico de cultivos de Rothamsted Research en Harpenden, Reino Unido.
El mayor crecimiento se debe a varios factores. Primero, las plantas de ingeniería tienen hojas un poco más grandes, que son 8% a 9% mejores para convertir la luz solar en azúcares. “Este aumento es realmente un gran problema”, dice Jingrui Wu, un fisiólogo de plantas en Corteva, porque la fotosíntesis ha sido difícil de mejorar con la ingeniería genética. Las plantas también son 16% a 18% más eficientes en el uso de nitrógeno, un nutriente clave del suelo, otro rasgo que ha sido difícil de manipular para los obtentores debido a la genética compleja.
“Esto parece muy prometedor desde un punto de vista comercial”, dice Dirk Inzé, biólogo molecular de VIB, un instituto de investigación en Flandes, Bélgica. Corteva ya ha solicitado al Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) la aprobación de nuevos híbridos de mayor rendimiento. (Aunque zmm28 y su promotor se producen naturalmente en el maíz, se combinaron utilizando una técnica que el USDA regula como biotecnología).
Habben estima que tomará de 6 a 10 años obtener la aprobación formal en países de todo el mundo. Hay una “buena posibilidad” de que los genes reguladores relacionados puedan aumentar el rendimiento en otros cereales. La demostración de campo a gran escala en maíz “refuerza nuestra creencia de que el rendimiento intrínseco puede mejorarse si lo hacemos de manera inteligente”, dice Wang.
Fuente: Mundidiario
