Mary Gehring está utilizando su experiencia en epigenética de plantas para cultivar cultivos resistentes al clima. Los cultivos básicos como el arroz, el maíz y el trigo alimentan a más de la mitad de la población mundial, pero son cada vez más vulnerables a los graves riesgos ambientales.
Los efectos del cambio climático, incluidos los cambios de temperatura, la variabilidad de las lluvias, los patrones cambiantes de plagas y enfermedades agrícolas y la intrusión de agua salada por el aumento del nivel del mar, contribuyen a la disminución de los rendimientos de los cultivos. A medida que estos efectos continúen empeorando, habrá menos alimentos disponibles para una población en rápido crecimiento.
Mary Gehring, profesora asociada de biología y miembro del Instituto Whitehead de Investigación Biomédica, está cada vez más preocupada por los impactos potencialmente catastróficos del cambio climático y está decidida a hacer algo al respecto.
El enfoque de investigación principal del Laboratorio Gehring es la epigenética de las plantas, que se refiere a la información hereditaria que influye en la función celular de las plantas pero que no está codificada en la secuencia de ADN en sí. Esta investigación se suma a nuestra comprensión fundamental de la biología de las plantas y podría tener aplicaciones agrícolas en el futuro. “He estado trabajando con semillas durante muchos años”, dice Gehring. “Comprender cómo funcionan las semillas será fundamental para la agricultura y la seguridad alimentaria”, explica.
Gehring está utilizando su experiencia para ayudar a los cultivos a desarrollar la resiliencia climática a través de una subvención inicial de 2021 del Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab (J-WAFS) del MIT. Su investigación tiene como objetivo descubrir cómo podemos acelerar la producción de diversidad genética para generar poblaciones de plantas que se adapten mejor a condiciones ambientales desafiantes.
La variación genética da lugar a variaciones fenotípicas que pueden ayudar a las plantas a adaptarse a una gama más amplia de climas. Características como la resistencia a las inundaciones y la tolerancia a la sal serán más importantes a medida que se perciban los efectos del cambio climático. Sin embargo, muchas especies de plantas importantes no parecen tener mucha variación genética permanente, lo que podría convertirse en un problema si los agricultores necesitan mejorar sus cultivos rápidamente para adaptarse a un clima cambiante.
Al investigar un cultivo nutritivo que tiene poca variación genética, Gehring se encontró con el guandú, una especie con la que nunca había trabajado antes. Los guandúes son una legumbre que se come en Asia, África y América Latina. Tienen algunos de los niveles más altos de proteína en una semilla, por lo que comer más gandules podría disminuir nuestra dependencia de la carne, que tiene numerosos impactos ambientales negativos. Los guandúes también tienen un impacto positivo en el medio ambiente; como plantas perennes, viven de tres a cinco años y secuestran carbono durante períodos de tiempo más prolongados. También pueden ayudar con la restauración del suelo. “Las legumbres son muy interesantes porque fijan nitrógeno, por lo que crean simbiosis con microbios en el suelo y fijan nitrógeno, que puede renovar los suelos”, dice Gehring. Además, se sabe que los guandúes son resistentes a la sequía,
Usando la planta de guandú, Gehring comenzó a explorar una tecnología universal que aumentaría la cantidad de diversidad genética en las plantas. Un método que eligió su grupo de investigación es mejorar la proliferación de elementos transponibles. Tanto el genoma humano como el de las plantas están formados por genes que codifican proteínas, pero grandes fracciones del genoma también están formadas por elementos transponibles. De hecho, alrededor del 45 por ciento del genoma humano se compone de elementos transponibles, señala Gehring. Los elementos transponibles pueden hacer múltiples copias de sí mismos, moverse y alterar la expresión génica. Dado que los humanos y las plantas no necesitan un número infinito de estas copias, existen sistemas para "silenciarlos" para que no se copien.
Gehring está tratando de revertir ese silenciamiento en las plantas para que los elementos transponibles puedan moverse libremente por todo el genoma, lo que podría aumentar la variación genética al crear mutaciones o alterar el promotor de un gen, es decir, lo que controla la expresión de un determinado gen. Tradicionalmente, los científicos han iniciado la mutagénesis mediante el uso de una sustancia química que cambia pares de bases individuales en el ADN, o mediante el uso de rayos X, que pueden causar rupturas cromosómicas muy grandes. El equipo de investigación de Gehring está intentando inducir la proliferación de elementos transponibles mediante el tratamiento con una serie de productos químicos que inhiben el silenciamiento de elementos transponibles. El objetivo es impactar múltiples sitios en el genoma simultáneamente. “Este es un territorio inexplorado en el que estás cambiando 50 genes a la vez, o 100, en lugar de solo uno”, explica. “Es un proyecto bastante arriesgado,
Menos de un año después de recibir la subvención inicial de J-WAFS, el proyecto de investigación aún se encuentra en sus primeras etapas. A pesar de varias restricciones debido a la pandemia en curso, Gehring Lab ahora está generando datos sobre la planta de Arabidopsis que se aplicarán a las plantas de guandú. Sin embargo, Gehring espera que lleve una buena cantidad de tiempo completar esta fase de investigación, considerando que las plantas de guandú pueden tardar más de 100 días solo en florecer. Si bien puede llevar tiempo, esta tecnología podría ayudar a los cultivos a resistir los efectos del cambio climático y, en última instancia, contribuir al objetivo de J-WAFS de encontrar soluciones a los desafíos del sistema alimentario.
“El cambio climático no es algo que ninguno de nosotros pueda ignorar. … Si uno de nosotros tiene la capacidad de abordarlo, aunque sea de una manera muy pequeña, es importante tratar de lograrlo”, comenta Gehring. “Es parte de nuestra responsabilidad como científicos tomar el conocimiento que tenemos y tratar de aplicarlo a este tipo de problemas”.
Traducción: Cecilia González P.
Publicado: 19 de abril de 2022
Fuente: MIT News
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