Plantas resistentes a la sequía desarrolladas mediante edición genética

El cambio climático es un desafío creciente para la agricultura en España y a nivel global. La sequía, exacerbada por el aumento de las temperaturas, amenaza la viabilidad de muchos cultivos tradicionales. 

Las olas de calor y las escasas precipitaciones no solo dificultan el crecimiento de los cultivos, sino que también obligan a cambiar las zonas destinadas al cultivo hacia otras regiones menos afectadas por el problema, perjudicando gravemente tanto a la economía de los agricultores como a la de las zonas rurales.

España es uno de los países que han declarado el estado de emergencia por sequía extrema en los últimos años.

En este contexto, la edición genética se presenta como una herramienta prometedora para desarrollar plantas más resistentes a la sequía, asegurando así la continuidad y rentabilidad de la agricultura y el desarrollo económico del país en condiciones climáticas adversas.

¿Qué es la edición genética de plantas?

La edición genética es una técnica avanzada que permite modificar de manera precisa el ADN de los organismos, incluidos los cultivos agrícolas, con el fin de introducir, mejorar o eliminar características específicas. 

Tanto la edición como la modificación genética forman parte de la ingeniería genética, disciplina que combina biología y genética. 

A diferencia de la modificación genética tradicional, que a menudo implica la inserción de genes de otras especies, la edición genética permite realizar cambios más sutiles y exactos en el genoma de una planta.

Sus aplicaciones están directamente relacionadas con el campo de la biotecnología y con el objetivo de promover el desarrollo agrícola. 

Beneficios de la edición genética de plantas

Algunos de los diferentes beneficios que tiene la edición genética de plantas son:

• Permite modificaciones específicas sin afectar otras características de la planta.
• Acelera el proceso de desarrollo, logrando en pocos años conseguir especies más resistentes, algo que antes tomaba décadas.
• Mejora la resistencia a factores ambientales adversos como la sequía y enfermedades.
• Facilita la adaptación de cultivos a diferentes condiciones climáticas.

Cómo puede solucionar la edición genética de plantas el problema de la sequía

Científicos del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (CSIC-UPV) y del Instituto de Química Física Rocasolano (CSIC) han patentado un método que activa la resistencia a la sequía de las plantas.

La edición genética permite que las plantas regulen su consumo de agua. Este avance se basa en la modificación de un receptor de la hormona vegetal ácido abscísico (ABA), que es clave en la respuesta de las plantas al estrés hídrico.

El equipo utilizó técnicas avanzadas de biomedicina aplicadas a la biotecnología agrícola para diseñar un receptor modificado que se activa mediante una molécula mimética llamada iSB09. Esta molécula tiene la capacidad de activar la señalización del ABA, lo que desencadena una respuesta adaptativa en las plantas que les permite resistir mejor la sequía.

Además dicha molécula controla los estomas, que son poros en las hojas que regulan la transpiración, un proceso mediante el cual las plantas pierden agua al evaporarse a través de sus hojas. 

Al modificar estos genes, las plantas pueden absorber y retener agua por más tiempo para desarrollarse en climas secos.

Además, estas técnicas de edición genética permiten a los investigadores desarrollar plantas que no solo son resistentes a la sequía actual en ciertas zonas, sino que también pueden adaptarse a futuros cambios en las condiciones climatológicas. 

Técnicas de edición genética de plantas

A diferencia de la modificación genética tradicional, que implica la inserción de genes de otras especies, la edición genética utiliza herramientas que afectan tanto a la parte genética como química de la planta.

Son cambios exactos dentro de su material genético, sin añadir cuerpos extraños, por lo que la planta no se ve afectada de manera grave durante el proceso.

Para la edición del genoma (secuencia de ADN) principalmente se gestionan técnicas basadas en el uso de nucleasas, que son las enzimas encargadas de romper la estructura principal del ADN.

• ZFNS: también conocida como nucleasas con dedos de zinc, es una técnica que se encarga de romper el ADN de la planta de manera artificial. Los dedos de zinc son pequeñas estructuras que forman parte del grupo de diferentes proteínas de la planta. Esta ruptura permite modificar condiciones de la planta como la capacidad de retención de agua.
• CRISPR: es una técnica que permite hacer pequeñas variaciones en los genes de la planta de manera simultánea muy similares a los que se dan de manera natural con la finalidad de aumentar su resistencia en momentos de sequía y enfermedades.
• TALEN: este método reconoce parte de la secuencia del ADN de la planta y secciona justo donde afecta al gen que se ve afectado por sequía o enfermedad. Esta técnica está limitada para mutaciones o cambios más simples, ya que solo se puede aplicar una sola acción. 

La Comisión Europea ha propuesto utilizar la tecnología CRISPR en la agricultura europea, destacando que, a diferencia de la modificación genética transgénica ,que continuará prohibida, esta técnica únicamente incorpora genes de la misma especie vegetal.

Casos de éxito en edición genética de plantas resistentes a la sequía

La aplicación de la edición genética en plantas ha demostrado ser una herramienta poderosa para enfrentar los desafíos que plantea la sequía en la agricultura. 

A lo largo de los últimos años, varios proyectos de edición genética de plantas han logrado avances significativos en el campo de la biotecnología, desarrollando cultivos que no solo resisten condiciones extremas de sequía, sino que también mantienen los niveles de productividad.

Tomates que aguantan hasta 18 días en sequía completa en España

Como comnetábamos antes, uno de los avances que se ha llevado a cabo en los laboratorios del CSIC (Madrid y Valencia) ha sido la modificación genética de una plantación de tomates para que aguante momentos de sequía extrema.

El método que han creado consiste en un fármaco capaz de pulverizarse sobre la plantación, que influye de manera directa en la transpiración de la planta controlada por la hormona ABA para evitar su deshidratación.

Melones que necesitan menos riego en Estados Unidos

La producción de melones en condiciones climatológicas adversas en Colorado está siendo una tarea difícil. Por lo que la Universidad de Texas A&M comenzó a trabajar en la producción de melones capaces para hacer frente a momentos de sequía extrema.

Con la financiación del Departamento de Agricultura de Estados Unidos, presentó dos nuevos melones, el Supermelon y el Flavorific. Ambos cuentan con sistemas de raíces más profundas que pueden obtener agua del suelo de zonas donde las raíces tradicionales no alcanzan, pudiendo sobrevivir más tiempo en momentos de sequía.

Trigo tolerante a la sequía en Chile

Científicos chilenos de la empresa Neocrop Technologies han desarrollado una variedad de trigo tolerante a la sequía utilizando la tecnología CRISPR.

Este trigo modificado puede sobrevivir y producir rendimientos aceptables en condiciones de escasez de agua, lo que representa un avance significativo para la agricultura en regiones afectadas por el cambio climático.

Como hemos visto, muchos países avanzados y grandes productores ya permiten el uso de estas tecnologías para la edición genética de plantas y ahora la Unión Europea propone su incorporación con la finalidad de poder adaptarlas a las condiciones naturales adversas a las que se ven expuestos los cultivos en nuestro país.