Cultivos más adaptados a la sequía gracias a las tecnologías NGT

• Debido a la necesidad de producir más con menos recursos, la mejora vegetal se presenta como una solución frente a desafíos como el cambio climático. 
• En este sentido, la genómica aplicada en el desarrollo de nuevas semillas y plantas es uno de los logros más destacados de la biotecnología, crucial para enfrentar este nuevo escenario.
• La UE está votando nuevas normas para permitir la modificación genética de cultivos, haciéndolos más resistentes a la sequía y las plagas, lo que podría beneficiar a los países afectados por el cambio climático, como es el caso concreto de España.
• Estas nuevas semillas son especialmente importantes en cultivos como las leguminosas, ya que reducirían la dependencia de las importaciones y apoyarían el desarrollo de productos proteicos alternativos, impulsados por la PAC.

En España, el 75 % del territorio está catalogado como zonas áridas, semiáridas y subhúmedas secas, lo que lo hace especialmente susceptible a la desertificación. 

Además, según el primer estudio de la Sociedad de Fomento Agrícola Castellonense, S.A. (Facsa) sobre la gestión hídrica nacional, Malta, Bélgica y España son, respectivamente, los tres países de la Unión Europea con mayor estrés hídrico. 

Malta, Bélgica y España son, respectivamente, los tres países de la Unión Europea con mayor estrés hídrico

En este contexto, los climas más áridos españoles, como los del sureste de la Península y Canarias Oriental, junto con la proyección de una reducción de las precipitaciones, especialmente en las cuencas atlánticas, la del Guadalquivir y el sur peninsular, podrían extenderse a otras regiones, exacerbando el problema y afectando aún más la disponibilidad de recursos hídricos y la calidad del suelo.

Actualmente, los gobiernos de la UE están votando un nuevo proyecto de normas que permitirá la modificación genética de algunos cultivos para hacerlos más resistentes a la sequía y a las plagas. Este proyecto busca relajar algunas de las regulaciones más estrictas del mundo sobre organismos genéticamente modificados (OGM).

Las nuevas técnicas genómicas (NGT) presentan una solución biotecnológica avanzada que permite editar el material genético de un organismo sin introducir ADN extraño. Esta metodología modifica los genes existentes del organismo o emplea genes de la misma especie, evitando la incorporación de ADN externo.

Las NGT permiten editar el material genético de un organismo sin introducir ADN extraño

Los sectores agrícolas de países europeos como España, Francia, Portugal e Italia ya enfrentan consecuencias más severas del cambio climático y podrían beneficiarse significativamente de estas innovaciones en la agricultura.

El debate actual se centra en los riesgos asociados con la exclusión de la patentabilidad de las plantas NGT, el control y la trazabilidad de las mutaciones no deseadas, y la manera de llevar a cabo una evaluación real del riesgo. Esta evaluación debe incluir también el monitoreo postmercado para rastrear los impactos ambientales y socioeconómicos.

Semillas NGT

En primer lugar, para aplicar las técnicas genómicas, es esencial identificar el gen o los genes clave implicados, ya sea en el desarrollo de una enfermedad o en la respuesta a situaciones ambientales adversas.

Es decir, la identificación y caracterización de estos genes específicos que juegan un papel crucial en estos procesos es el punto inicial para la aplicación de esta innovación. 

Detrás de esta identificación existe una gran cantidad de investigación que permite comprender cómo estos genes afectan el desarrollo de enfermedades o la respuesta a condiciones ambientales adversas.

Por ejemplo, en situaciones de escasez de agua, es fundamental identificar los genes responsables de la tolerancia al estrés hídrico en las plantas. Este conocimiento permite a los investigadores comprender cómo funcionan estos genes y cómo pueden ser manipulados para mejorar la resistencia de las plantas a la sequía.

El desarrollo de una nueva variedad vegetal mediante el mejoramiento convencional puede llevar hasta 15 años. En cambio, la edición del genoma permite reducir este tiempo a solo unos pocos años para generar una variedad con las mismas características que una desarrollada mediante métodos convencionales.

El desarrollo de una nueva variedad vegetal mediante el mejoramiento convencional puede llevar hasta 15 años

En conclusión, la capacidad de identificar genes clave permite desarrollar nuevas variedades de plantas en un tiempo significativamente menor que con los métodos de mejoramiento convencionales. Esto ofrece soluciones rápidas y efectivas para enfrentar desafíos como el cambio climático y la seguridad alimentaria.

¿Quién puede beneficiarse de las NGT?

Las NGT pueden beneficiar a los siguientes sectores y actores:

• Agricultores: obtendrán una mayor variedad de plantas, con menores costos y un mejor desempeño ambiental debido al uso reducido de pesticidas y fertilizantes.
• Consumidores: disfrutarán de una mayor variedad de productos seguros, con mejor nutrición y menos sustancias indeseables, como pesticidas.
• Investigadores y empresas biotecnológicas: tendrán más claridad jurídica y más herramientas para aumentar la velocidad y precisión del mejoramiento genético.
• Sistema agroalimentario: se beneficiará de una mayor resiliencia climática, ahorro de recursos naturales, menores emisiones, reducción del desperdicio de alimentos y mayor seguridad alimentaria.

Potencial de aplicación en el cultivo de leguminosas

Las leguminosas desempeñan un papel crucial en la diversificación agrícola, la promoción de una dieta saludable y el mantenimiento de la seguridad alimentaria. La posibilidad de desarrollar semillas y plantas que produzcan proteínas vegetales se presenta como una solución prometedora para enfrentar desafíos como el cambio climático.

Estas especies no solo aportan nutrientes esenciales al suelo, mejorando su fertilidad, sino que también son una fuente rica en proteínas, fibra y otros nutrientes esenciales para la alimentación humana. 

Según el MAPA, la superficie nacional dedicada al cultivo de leguminosas aumentó un 59% en 2023, y las proyecciones de producción para 2024 son similares a los datos registrados al cierre de la campaña anterior.

La diversificación con leguminosas contribuye significativamente a la sostenibilidad agrícola, reduciendo la dependencia de fertilizantes químicos y mejorando la biodiversidad del ecosistema agrícola. 

Por este motivo, se consideran especies mejorantes. En consecuencia, la Unión Europea ha implementado la práctica de rotación de cultivos con estas especies mejorantes, como parte del plan de proteína vegetal, y ha aumentado el presupuesto de la Política Agraria Común (PAC) destinado a ayudas asociadas a las leguminosas.

Para cumplir con la práctica de rotación de cultivos con especies mejorantes, según el Ministerio de Agricultura, al menos el 5 % de la superficie de tierra de cultivo declarada para acogerse a esta práctica debe estar dedicada a leguminosas. Por ejemplo, si una explotación tiene 100 hectáreas de tierras de cultivo y se acoge al ecorrégimen de rotación, debe destinar al menos 5 hectáreas a leguminosas.

Estas iniciativas buscan promover la innovación en el sector y aumentar la producción interna, reduciendo la necesidad de importaciones y apoyando el desarrollo de productos proteicos alternativos.

Según la Organización de Consumidores y Usuarios (OCU), entre la mitad y dos tercios de las legumbres vendidas en España son importadas, principalmente de países americanos, a pesar de la tradición local de cultivo de legumbres de alta calidad.

La mayoría de los garbanzos importados provienen de Estados Unidos (71 %), seguidos por México (15 %) y el restante 14 % se divide equitativamente entre Argentina y Canadá.

Casos de éxito

En Italia, se está llevando a cabo la primera prueba de campo de un cultivo NGT, una versión genéticamente modificada del arroz Arborio, denominada RIS8imo, con mayor resistencia a la piriculariasis, una enfermedad fúngica devastadora. 

Este proyecto es una colaboración entre la Universidad de Milán, el Laboratorio Sainsbury de Norwich, Reino Unido, y el Instituto Max-Planck de Biología de Alemania. El ensayo ha sido posible gracias a una nueva legislación aprobada tras la grave sequía de 2022 en el país, cuyo objetivo es hacer los cultivos más resilientes.

Adicionalmente, y a continuación, se detallarán algunos cultivos NGT adaptados a la sequía o a enfermedades relacionadas con las condiciones ambientales.

- Trigo

El Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) ha desarrollado una variedad de trigo tolerante a la sequía utilizando la técnica CRISPR-Cas9 para editar genes específicos. Al enfocarse en genes que controlan la respuesta de la planta al estrés hídrico, se han obtenido variedades de trigo que mantienen mayores rendimientos en condiciones de sequía.

Recientemente, la empresa española de semillas Agrovegetal y el centro de investigación CIMMYT firmaron un acuerdo, vigente hasta 2028, que permitirá a los agricultores del Mediterráneo acceder a variedades de trigo resistentes al clima. 

Este acuerdo busca asegurar la disponibilidad de trigo de alto rendimiento y resiliente, crucial para la seguridad alimentaria de la región. CIMMYT ha estado colaborando con Agrovegetal, probando líneas de trigo en condiciones de calor y sequía similares a las del norte de África, una región clave para la genética y las soluciones agronómicas de CIMMYT. 

- Arroz

El arroz NGT desarrollado por Agrotecnio y la Universitat de Lleida ofrece resistencia a la piricularia, una enfermedad fúngica causada por Magnaporthe oryzae. Esta enfermedad es responsable del 30 % de las pérdidas en la producción mundial de arroz. 

Mediante la desactivación de ciertos genes de la planta, este arroz impide que el hongo lo identifique e infecte, lo que representa un avance significativo en la mejora de la productividad agrícola y en la reducción de la dependencia de fungicidas.

- Soja

Un estudio reciente destaca la importancia del PSEUDO-RESPONSE REGULATOR 3b (GmPRR3b) y el factor de transcripción ABF3 (GmABF3) en la respuesta al estrés por sequía dependiente del ácido abscísico (ABA) en la soja.

GmPRR3b regula negativamente la respuesta a la sequía al suprimir GmABF3 que, al sobre expresarse, mejora la tolerancia a la sequía. Estos hallazgos subrayan el papel crucial del módulo GmPRR3b-GmABF3 en la mejora de la tolerancia a la sequía en la soja y proporcionan una comprensión más profunda de las interacciones transcripcionales en la adaptación de las plantas a condiciones ambientales adversas.

Jornada sobre las NGTs organizada por Cajamar, junto al Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP – UPV – CSIC) y BIOVEGEN

El pasado día 25 de abril de 2024 Cajamar, junto con el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP – UPV – CSIC) y BIOVEGEN, un webinar para analizar los últimos avances tecnológicos y capacidades en materia de Nuevas Técnicas Genómicas (NGTs) a través de ejemplos prácticos y proyectos desarrollados con empresas del sector.

Si quieres saber más...

1. Plataforma Tierra. https://www.plataformatierra.es/innovacion/potencial-tecnologias-ngt-solucion-seguridad-alimentaria 
2. Plataforma Tierra. https://www.plataformatierra.es/innovacion/gen-ful-aumentar-rendimiento-leguminosas-poco-productivas
3. Plataforma Tierra. https://www.plataformatierra.es/actualidad/parlamento-europeo-apoya-nuevas-tecnicas-genomicas-vegetales
4. EFSA. https://efsa.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.2903/j.efsa.2021.6314 

Bibliografía

Zhang, A., Liu, y., Wang, F., … (2024). PSEUDO-RESPONSE REGULATOR 3b and transcription factor ABF3 modulate abscisic acid-dependent drought stress response in soybean. Plant Physiology. Disponible en: https://academic.oup.com/plphys/advance-article-abstract/doi/10.1093/plphys/kiae269/7667144?redirectedFrom=fulltext