Científicos de Salamanca buscan cultivos más resistentes modificando sus genes

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El investigador Óscar Lorenzo, en un invernadero del Ciale. Foto: DiCYT.

"Aunque también estudiamos patógenos como hongos, bacterias o virus, nos interesan sobre todo las hormonas vegetales que regulan los estreses abióticos y los procesos de crecimiento y desarrollo", declara el investigador. El trabajo se lleva a cabo con la planta modelo Arabidopsis thaliana, con el fin de encontrar "qué factores de transcripción están implicados en los procesos de respuesta al estrés abiótico y biótico". Los factores de transcripción son los genes que regulan las respuestas que tiene que dar la planta, "un ser vivo que no tiene capacidad de locomoción y, por lo tanto, tiene que defenderse del frío o de la sequía sin moverse del sitio donde germina", comenta el especialista.

Los estudios que acaban de iniciar se van a dividir en dos fases. A lo largo de los dos primeros años, el equipo realizará investigación básica de análisis de las funciones de estos factores transcripcionales, para aplicar posteriormente los resultados a especies con interés agronómico o biotecnológico, como el tomate o la patata. Esa segunda fase se prolongará otros tres años, de acuerdo con las previsiones del consorcio Transplanta, formado por un total de 20 grupos de investigación españoles que han recibido la financiación del Ministerio de Ciencia e Innovación para desarrollar un proyecto Consolider-Ingenio 2010.

Ácido abscísico

Por ahora, el objetivo de Óscar Lorenzo es caracterizar aquellos genes que tengan interés, fundamentalmente para los estreses de tipo abiótico relacionados con una hormona vegetal que se llama ácido abscísico (ABA) y que regula la expresión de los factores transcripcionales para hacer que la planta sea capaz de defenderse de agresiones externas.

El genoma de la planta modelo Arabidopsis thaliana se terminó de secuenciar en 2002 y, en la actualidad, ya han sido secuenciados o están en proceso especies como arroz, chopo, melón, olivo, naranjo. "Hoy en día tenemos una gran facilidad para acceder a los genes que contiene un organismo gracias a las herramientas informáticas, así que podemos identificar un factor de transcripción en una especie modelo y buscar el gen ortólogo en una especie de interés agronómico o biotecnológico". Dicho de otra forma, "vemos si los genes son capaces de defender a una planta de las agresiones externas y los buscamos en otras plantas como el olivo, el tomate, el melón o el naranjo", comenta Óscar Lorenzo. Aumentando la expresión de estos genes "obtenemos más cantidad de proteínas que pueden hacer la planta más resistente". Los ensayos se realizan en el laboratorio o en los invernaderos el Ciale, donde "provocamos las circunstancias de estrés, por ejemplo, dejando de regar las plantas, para ver si el gen que hemos introducido tiene capacidad para defenderlas", señala.

Esta construcción genética se puede hacer con cualquier gen de otra especie, aunque "lo ideal sería manejar la expresión de uno propio, aumentándola o inhibiéndola". Si no es así, los investigadores cuentan con varios métodos, fundamentalmente tres: el "bombardeo" del ADN de la planta con el material genético de interés. la introducción de ese material genético a través de la inoculación de un virus y el método basado en Agrobacterium tumefaciens, una bacteria del suelo que infecta a un gran número de plantas.

Los científicos del Ciale usan tanto la técnica del bombardeo como la de Agrobacterium tumefaciens, ya que la del virus se utiliza principalmente en la eliminación de la actividad de un gen y lo que buscan los investigadores salmantinos es potenciar la actividad de genes que protegen la planta.

En cualquier caso, la aplicación de unas técnicas u otras depende del tipo de cultivos, ya que en el caso de las especies leñosas o de los cereales es muy difícil lograr una transformación genética por cualquier método y "se suele usar el bombardeo mediante partículas de oro a las que se pega el material genético a la planta", señala el especialista.

Óxido nítrico

Aparte de las hormonas vegetales, el grupo trabaja con otra molécula señalizadora, el óxido nítrico, un radical libre gaseoso que en los vegetales regula muchos procesos de desarrollo y favorece las defensas frente a patógenos. "Cuando llega un patógeno u ocurre un episodio de estrés, lo primero que ocurre es un aumento brusco del óxido nítrico, así que estamos investigando cómo poder favorecer su expresión, qué factores transcripcionales pueden estar regulados por este compuesto", comenta.

Parte de la investigación está enfocada a la germinación de semillas buscando que sean capaces de germinar en suelos pobres en nutrientes, que no tengan suficiente humedad o en condiciones de estrés por frío o salinidad.

Óscar Lorenzo defiende que los cultivos transgénicos contribuyen a la protección del medio ambiente, ya que, al protegerse por sí mismos, "disminuyen el uso de pesticidas y herbicidas que a la larga esquilma el campo, contamina suelos y aguas", además de los beneficios del aumento de la productividad o mejoras nutritivas que puden reportar.

Acelara la selección tradicional

Los genes son fragmentos de una larga molécula de ADN (ácido desoxirribonucleico) que almancenan la información necesaria para fabricar las proteínas que determinan las características de un organismo. El genoma de una planta, presente en todas sus células, contiene alrededor de 25.000 genes y la ingeniera genética se encarga de añadir, eliminar o modificar alguno de ellos con el objetivo de introducir una nueva característica, como la resistencia a un insecto.

Cuando a una planta se le introducen genes nuevos o se le modifica alguno propio, se convierte en un cultivo transgénico. El proceso consta de dos fases: la transformación, que es la etapa en que se introduce el gen, y la regeneración, que consiste en la obtención de una planta completa a partir de esa célula transformada. Los genes pueden proceder de cualquier ser vivo, pero los científicos sólo utilizan aquellos que tienen una función perfectamente conocida. Además de hacer las plantas más resistentes, existe la posibilidad de enriquecer los cultivos con nuevas propiedades que les hagan más nutritivos, como es el caso del llamado arroz dorado, cultivado en Asia, que aporta vitamina A, muy escasa en la dieta de los habitantes de grandes zonas de este continente.

En realidad, la ingeniería genética acelera el proceso que ha llevado a cabo la agricultura durante miles de años, a través de la repetición de los procesos de hibridación y selección de plantas. El agricultor ha cruzado distintas especies, de manera que se han combinado genes al azar y las variedades actuales difieren mucho de sus antepasados silvestres. Sin embargo, los grupos ecologistas se posicionan en contra de los transgénicos por cuestiones como la contaminación genética, que se produce cuando el polen de una planta transgénica fecunda una no transgénica, lo cual, en su opinión, podría reducir la biodiversidad, aunque los expertos consideran que la propia agricultura ha eliminado el 95% de las plantas cultivadas en 10.000 años.