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24 MARZO

AGROCIFRAS

Las plantas editadas con CRISPR pueden ayudar a frenar la pérdida anual de cosechas de $ 220 mil millones

Las plantas editadas con CRISPR pueden ayudar a frenar la pérdida anual de cosechas de $ 220 mil millones

Las enfermedades de plantas, plantean sin duda la mayor amenaza para la agricultura, imponiendo una carga económica dramática y poniendo en peligro los medios de vida de los agricultores de todo el mundo.  



Entre 2012 y 2015, por ejemplo, un brote de la roya del café causada por hongos causó pérdidas estimadas en $ 1 mil millones en América Central y América Latina y el Caribe.

En 2015, solo la industria de la uva de California gastó aproximadamente $ 239 millones para combatir el hongo que causa el mildiu polvoriento. Se cree que las pérdidas económicas anuales de la marchitez del banano en Uganda caen entre $ 200 millones y $ 295 millones. Resumiendo la gravedad del problema, la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura ha estimado que "cada año, las enfermedades de las plantas cuestan a la economía mundial alrededor de $ 220 mil millones".

Afortunadamente, poderosas innovaciones en genética de plantas están inoculando cultivos alimentarios de importancia mundial contra estas enfermedades devastadoras. Dichas innovaciones incluyen nuevas técnicas de mejoramiento (NBT), particularmente herramientas de edición de genes como CRISPR, así como métodos de mejoramiento más establecidos como la transgénesis, utilizados para desarrollar cultivos transgénicos. En conjunto, estas tecnologías están ayudando a los agricultores a salvaguardar sus rendimientos con medidas de resistencia a las enfermedades sostenibles y amigables con el medio ambiente. En los países en desarrollo, esta podría ser la diferencia entre una cosecha rentable y pasar hambre.

Impulsar la inmunidad de las plantas

Al igual que los humanos, las plantas han desarrollado un sistema inmunitario que les ayuda a combatir las infecciones transmitidas por insectos, bacterias, virus y hongos. Pero en la lucha ininterrumpida de Darwin por la supervivencia, estos microorganismos a menudo son más astutos que las plantas de las defensas para protegerse. Las herramientas de la biotecnología se desarrollaron para dar una ventaja a los cultivos alimentarios en esta lucha. Los científicos pueden usar CRISPR, por ejemplo, para eliminar segmentos de ADN que hacen que las plantas sean susceptibles a la infección. Escribiendo en la revista BioTechniques, la periodista científica Sarah Webb elaboró este enfoque en 2018:

Los patógenos de las plantas, que entregan moléculas causantes de enfermedades conocidas como efectores a sus huéspedes, pueden devastar la cosecha de un agricultor, a menudo causando la ruina financiera o la inseguridad alimentaria dentro de una región. Mientras el sistema inmunitario de la planta trabaja para eliminar estas moléculas efectoras ... las secuencias conservadas dentro de genes vegetales específicos pueden demostrar ser puntos débiles, y los efectores del patógeno pueden explotarlas para causar enfermedades. Una vez establecidas dentro del genoma de la planta, tales secuencias se conocen como genes de susceptibilidad.

"Si eliminas los objetivos de los efectores, entonces el patógeno tendrá problemas para causar enfermedades y modificar la planta para que sea susceptible", explica Sophien Kamoun, quien estudia las interacciones entre plantas y patógenos en el Laboratorio Sainsbury en Norwich, Reino Unido. CRISPR ofrece una herramienta conveniente tanto para identificar tales genes como para producir plantas resistentes a la enfermedad".

Docenas de cultivos diseñados para resistir enfermedades ya han sido desarrollados y aprobados por los reguladores en los Estados Unidos y otros países. El ejemplo más conocido proviene de Hawai a principios de la década de 1990, cuando la industria de la papaya del estado fue casi aniquilada por el virus de las manchas. La producción disminuyó en un 50 % entre 1993 y 2006. Pero la industria revivió con la introducción de una papaya GM que efectivamente ha inmunizado la fruta contra la infección viral. Alrededor del 90 % de todas las papayas cultivadas en Hawai ahora están genéticamente modificadas.

La papaya genéticamente modificada es solo una vista previa de lo que las tecnologías de ingeniería genética pueden hacer para erradicar las enfermedades de las plantas. Los científicos están realizando investigaciones sobre muchos cultivos básicos utilizando una variedad de técnicas de reproducción para inmunizarlos contra enfermedades mortales. Estos cultivos biotecnológicos se encuentran en diversas etapas de desarrollo, aunque algunos se están acercando rápidamente a la comercialización.

Plátanos resistentes al marchitamiento

Los plátanos son una fruta popular en el mundo desarrollado, pero en África su producción es una fuente crucial de alimentos e ingresos para muchas personas. Las enfermedades que reducen el rendimiento del banano son, por lo tanto, amenazas muy graves. Afortunadamente, se ha desarrollado una solución GM para combatir la marchitez del banano, que causa grandes pérdidas de cultivos en África central y occidental. El plátano resistente se crea insertando un gen de pimiento dulce en su genoma.

Las pruebas de campo en Uganda han tenido éxito y la comercialización puede comenzar en 2021 si la Ley de Bioseguridad de la nación, que fue aprobada inicialmente por el Parlamento en 2017, finalmente es firmada por el Presidente. Los agricultores del país han estado clamando por el acceso al banano y otros cultivos de OGM desde que la ley se abrió paso a través de la legislatura.

Trigo que no se oxida

El trigo es uno de los alimentos básicos más importantes del mundo. En 2019, la producción mundial de trigo alcanzó 767 toneladas métricas. Pero este cultivo vital está amenazado por patógenos notoriamente mortales, siendo el moho polvoriento y la roya del tallo uno de los más formidables. Sin embargo, como en el caso de los plátanos, la biotecnología está preparada para mejorar las perspectivas de los productores de trigo en su batalla contra estas enfermedades.

En 2017, la empresa de biotecnología Calyxt, con sede en Minnesota, que se especializa en la creación de cultivos editados genéticamente, anunció que había comenzado las pruebas de campo de una variedad de trigo de primavera resistente al moho polvoriento. Una vez que se completen las pruebas, la compañía espera comercializar el producto relativamente rápido, ya que el USDA ya ha dicho que el trigo resistente al moho no será regulado.

La Fundación 2Blades, una organización benéfica dedicada al desarrollo de cultivos resistentes a enfermedades, en colaboración con la Universidad de Minnesota y la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth de Australia, ha desarrollado mediante la edición de genes de un trigo que es inmune a las enfermedades de la roya del tallo. Algunas de las líneas de trigo desarrolladas se probaron en el campo en el verano de 2018 y demostraron una fuerte resistencia a la roya del tallo. "En mis 30 años de realizar experimentos de roya del tallo en el campo, nunca he visto una demostración más clara de la efectividad de la resistencia del huésped contra esta enfermedad devastadora ...". El investigador de la Universidad de Minnesota, Brian Steffenson, dijo después de los ensayos.

Papas tolerantes al tizón

Se han desarrollado papas que son inmunes a la enfermedad del tizón tardío, que fue un factor importante en la hambruna irlandesa de la papa que mató a un millón de personas entre 1845 y 1849.

Científicos en los Países Bajos e Irlanda han llevado a cabo con éxito pruebas de campo de una papa genéticamente modificada resistente a enfermedades . La nueva variedad se creó a través de un proceso de cisgénesis, en el cual los genes de una papa silvestre se usaron para conferir resistencia a la enfermedad a su pariente domesticado. El cultivo resistente a enfermedades redujo la pulverización de fungicidas hasta en un 90 %, y es probable que tenga éxito porque la papa seleccionada para los ensayos ya se cultiva y consume ampliamente. Si se aprueba, solo tendrá el rasgo adicional de tolerancia al tizón.

Los científicos en Uganda también han creado una papa resistente al tizón genéticamente modificada . Cinco años de ensayos de campo han demostrado que la variedad es "prácticamente 100 por ciento resistente a la enfermedad del tizón tardío y no requiere pulverización química", dijo el Centro Internacional de la Papa sobre la investigación. Los agricultores a quienes se les permitió observar las pruebas quedaron impresionados por los resultados, lo cual es significativo ya que la falta de interés de los productores detuvo la producción de la papa resistente a los insectos de Monsanto en 2001.

Ahorrando plátanos Cavendish y jugo de naranja con biotecnología

Las regulaciones onerosas y la oposición activista a menudo retrasan la introducción de cultivos genéticamente modificados. Sin embargo, en algunos casos, estos dos factores pueden mantener los cultivos resistentes a enfermedades fuera del mercado, aunque puede que no haya justificación científica para hacerlo.

Por ejemplo, una solución modificada genéticamente puede ser el único medio para salvar al plátano Cavendish de los ataques de la enfermedad de Panamá, que amenaza con devastar el cultivo de manera similar a cómo un hongo que habita en el suelo destruyó el Gros Michel, una vez el plátano más popular variedad. Los científicos en Australia han desarrollado un plátano resistente a enfermedades insertando un gen de una variedad de banano silvestre en Cavendish. La mayor amenaza para el progreso en este caso no es técnica, según el patólogo de plantas Steve Savage. La preocupación de los consumidores, alimentada por la agitación activista contra los OGM, ha hecho que la industria bananera se asuste por adoptar una solución biotecnológica para la enfermedad de Panamá.

Se podría contar una historia similar sobre la industria de los cítricos de Estados Unidos. Los productores luchan por controlar la enfermedad del enverdecimiento de los cítricos, que está devastando los naranjos en Florida y se está convirtiendo en un problema importante en otros estados productores de naranjas como California, Texas y Arizona. La enfermedad es causada por una infección bacteriana letal transmitida por un pequeño insecto, el psílido cítrico asiático. La infección bloquea el flujo de nutrientes por todo el árbol y hace que las hojas se vuelvan amarillas y los frutos se vuelvan verdes, amargos e incomestibles. Dejados solos, los árboles infectados generalmente mueren en cinco a siete años.

Los científicos han descubierto una solución biotecnológica que implica transferir un gen de la planta Arabidopsis, un miembro de la familia de la mostaza. Los árboles transgénicos no solo son resistentes al enverdecimiento de los cítricos, sino también al chancro y la mancha negra. Sin embargo, al igual que los productores de banano, muchos productores de cítricos son reacios a utilizar dicha solución debido a la controversia en torno a los cultivos transgénicos. Incluso si tal controversia no existiera, lograr la aprobación regulatoria tomaría muchos años debido a las mayores barreras regulatorias que los cultivos transgénicos deben superar antes de que puedan ser cultivados comercialmente.

¿CRISPR al rescate?

Dado que el gobierno de EE.UU. ha indicado que no regulará los cultivos editados por genes si no contienen ADN de otras especies, puede haber una solución de edición de genes para el enverdecimiento de los cítricos y las enfermedades que amenazan la producción de banano que puede eludir los pesados procedimientos reguladores que ralentizan La aprobación de los cultivos transgénicos.

Investigadores de las Universidades de Florida y Connecticut están utilizando la edición de genes CRISPR para criar naranjas resistentes al enverdecimiento de cítricos. Los científicos han descubierto que la bacteria que causa el enverdecimiento de los cítricos segrega una proteína que ayuda a infectar los naranjos. Se cree que la edición de genes se puede utilizar para suprimir o modificar la proteína para que ya no dañe los árboles. El profesor Fred Gmitter de la Universidad de Florida explicó la importancia de la investigación en diciembre de 2018:

[T] no hay cura para el enverdecimiento de los cítricos, y no se sabe que ninguna especie de cítricos tenga resistencia completa. Sin embargo, hay una sensibilidad diferente a la enfermedad y la edición de genes ofrece la esperanza de que los fitomejoradores y genetistas puedan diseñar estrategias que puedan conducir al desarrollo de cítricos muy tolerantes, o incluso resistentes.

Los investigadores están explorando de manera similar cómo CRISPR podría usarse para inmunizar el plátano Cavendish contra una variedad de enfermedades. Estas soluciones aún no han salido del laboratorio, pero los primeros resultados son prometedores, como señalaron los autores de una revisión de 2019:

La edición del genoma, una herramienta poderosa emergente, se puede aplicar para desarrollar soluciones sostenibles para adaptarse al cambio climático al resistir el estrés biótico y abiótico. La edición del genoma basada en CRISPR/Cas9 se ha establecido recientemente para el banano, allanando el camino para la genómica funcional que permite la identificación de genes asociados con rasgos tolerantes al estrés, que podrían usarse para mejorar el banano para adaptarse a un clima cambiante.

Beneficio adicional: reducir el uso de pesticidas

Actualmente, las enfermedades de las plantas se combaten principalmente pulverizando pesticidas que ayudan a controlar los patógenos. Aunque la mayoría de estos productos químicos son generalmente seguros cuando se usan según las indicaciones de la EPA y tienen una toxicidad de baja a moderada, aún pueden irritar los ojos, la piel y el sistema respiratorio. Y algunos de estos productos pueden tener efectos muy perjudiciales para la salud si las personas están expuestas de forma crónica a dosis suficientemente altas. Esto es cierto incluso para los pesticidas utilizados en la agricultura orgánica. El fungicida sulfato de cobre, por ejemplo, puede dañar los ojos y los órganos vitales y posiblemente también sea cancerígeno.

Tradaucción: Cecilia González P.

Publicado: 24 de marzo de 2020

Fuente: Genetic Literacy Project

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