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Un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado un revolucionario método que silencia genes en plantas para mejorar el rendimiento de los cultivos.
La técnica utiliza secuencias de ácido ribonucleico (ARN) ultracortas transportadas por virus modificados genéticamente para conseguir el silenciamiento genético.
El trabajo, publicado en 'Plant Biotechnology Journal', permitiría la personalización de los rasgos de las plantas y abre nuevas vías para la mejora de los cultivos, la genómica funcional y la agricultura sostenible. La tecnología de vectores virales supone la modificación de virus, eliminando el material genético que causa las enfermedades para convertirlos en vehículos que transportan la secuencia de ARN deseada.
Técnica innovadora con múltiples aplicaciones
La técnica, denominada 'inserciones de ARN corto transportadas por virus' (vsRNAi), ya ha demostrado su eficacia en condiciones experimentales para inducir la floración y acelerar el desarrollo de variedades de cultivos mejoradas. También permite modificar la arquitectura de las plantas para facilitar su adaptación a la mecanización y mejorar la tolerancia a la sequía.
El método desarrollado por el CSIC, junto al Instituto Universitario de Investigación de Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana (COMAV) y el Departamento de Aplicaciones e Innovación en Supercomputación (Cineca) italiano, supone una optimización de las plataformas tecnológicas. "Hemos implementado enfoques de biología sintética compatibles con la futura producción a escala industrial", afirma Fabio Pasin, director del estudio e investigador Ramón y Cajal en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC).
Proceso de interferencia de ARN
Los investigadores explican que mediante la utilización de un virus vegetal benigno se transportan moléculas de ARN corto a las plantas, lo que desencadena un proceso de 'interferencia de ARN' (RNAi). Este mecanismo apaga los genes de forma específica, impidiendo que la información de un gen se traduzca en una proteína.
Para ello, han empleado una combinación de genómica comparativa y transcriptómica para diseñar 'vsRNAi' dirigidos a genes específicos en plantas. Los investigadores demostraron que la inserción de secuencias de ARN tan cortas, formadas por 24 nucleótidos, pueden silenciar eficazmente genes en plantas.
Reducción drástica de costes y complejidad
Pasin destaca que "esta innovación reduce drásticamente el tamaño y la complejidad de los constructos tradicionales de silenciamiento génico inducido por virus, lo que permite aplicaciones más rápidas, baratas y escalables". El equipo investigador se centró en el gen 'CHLI', esencial para la biosíntesis de la clorofila, y diseñó vectores virales que transportaron inserciones de entre 20 y 32 nucleótidos.
Los ejemplares tratados mostraron un amarillamiento visible de las hojas y reducciones significativas en los niveles de clorofila, lo que confirmó un silenciamiento génico robusto. "La secuenciación de ARN pequeño reveló que el enfoque 'vsRNAi' desencadena la producción de ARN pequeños, de 21 y 22 nucleótidos", añade el investigador del CIB-CSIC.
Aplicación exitosa en cultivos alimentarios
El trabajo supuso la aplicación de este enfoque en la planta modelo 'Nicotiana benthamiana', demostrando su eficacia para producir los cambios fenotípicos deseados en cultivos de la familia botánica de las 'Solanaceae'. Esta familia incluye hortalizas y cultivos básicos para la alimentación humana, como la patata.
Dentro de esta familia, la técnica se empleó en cultivos de tomate y berenjena escarlata (Solanum aethiopicum), una especie infrautilizada que posee un gran potencial para ser cultivada más allá de las zonas actuales en África y Brasil. La producción podría extenderse incluso en Europa, donde cuenta con una producción nicho y ecotipos locales como la italiana 'Rossa di Rotonda'.
Revolución para la investigación agrícola
Pasin manifiesta que "la técnica podría suponer un cambio revolucionario para la investigación básica, especialmente para las plantas no modelo con disponibilidad limitada de recursos genéticos y herramientas biotecnológicas". También representa un avance significativo para la agricultura, ya que permite la alteración a demanda de los rasgos de los cultivos y el control selectivo de las plagas y enfermedades.
El trabajo concluye que los resultados plantean "importantes implicaciones" para la agricultura, ya que podrían utilizarse para alterar transitoriamente los rasgos de los cultivos con el fin de obtener fenotipos específicos. Esto permitiría mejorar su rendimiento, la resistencia a las enfermedades y el contenido nutricional de los alimentos.
(Europa Press) Nota: Este artículo ha sido editado con la ayuda de Inteligencia Artificial.
