Salvando al chocolate: Desarrollan cacao editado genéticamente resistente a enfermedades

El uso de la poderosa herramienta de edición de genes conocida como CRISPR-Cas9, podría ayudar a desarrollar árboles de cacao que exhiban características deseables, como una mayor resistencia a las enfermedades, según los científicos de plantas de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State).

El árbol de cacao, que crece en las regiones tropicales, produce los granos de cacao que son la materia prima del chocolate. Una productividad confiable de las plantas de cacao es esencial para la multimillonaria industria chocolatera, las economías de los países productores y los medios de subsistencia de millones de pequeños productores de cacao.

Pero cada año, varias enfermedades de las plantas limitan severamente la producción mundial, con un 20-30% de las vainas de cacao destruidas antes de la cosecha, señaló el autor principal Andrew Fister, investigador postdoctoral en ciencias vegetales de la Facultad de Ciencias Agrícolas en Penn State.

“En África occidental, los brotes severos de enfermedades fúngicas pueden destruir toda la fruta de cacao en una sola granja”, dijo Fister. “Debido a que las enfermedades son un problema persistente para el cacao, la mejora de la resistencia a las enfermedades ha sido una prioridad para los investigadores. Pero el desarrollo de variedades resistentes a las enfermedades se ha visto frenado por la necesidad de fuentes de resistencia genética y el largo tiempo de generación de los árboles de cacao”.

Los investigadores informaron recientemente, en la revista Frontiers in Plant Science, los resultados del estudio, que serían los primeros en demostrar la viabilidad de usar tecnología CRISPR de vanguardia para mejorar Theobroma cacao.

CRISPR (que significa “repeticiones palindrómicas cortas agrupadas, regularmente interespaciadas”), es una técnica para modificar el genoma de un organismo mediante la administración de una enzima de corte de ADN, y la proteína Cas9, a una región específica de ADN. El cambio resultante puede eliminar o reemplazar piezas de ADN específicas, promoviendo o deshabilitando ciertas características.

El trabajo previo en el cacao identificó un gen, conocido como TcNPR3, que suprime la respuesta a la enfermedad en la planta. Los investigadores plantearon la hipótesis de que el uso de CRISPR/Cas9 para eliminar este gen objetivo daría como resultado una mayor resistencia a las enfermedades.

Para probar su hipótesis, utilizaron Agrobacterium (un patógeno de plantas que habita en los suelos) modificado para eliminar su capacidad de insertar genes que causan enfermedad, y en su lugar introducir componentes CRISPR-Cas9 en las hojas de cacao desprendidas. El análisis posterior del tejido tratado encontró deleciones (o eliminaciones) en el 27% de las copias de TcNPR3.

Cuando se infectaron con Phytopthera tropicalis, un patógeno natural del cacao y otras plantas, las hojas tratadas mostraron una mayor resistencia a la enfermedad. Los resultados sugirieron que la mutación de solo una fracción de las copias del gen objetivo puede ser suficiente para desencadenar procesos posteriores, lo que da como resultado una resistencia sistémica a la enfermedad en la planta.

Los investigadores también crearon embriones de cacao editados genéticamente con CRISPR, los cuales crecerán hacia árboles maduros para probar la efectividad de este enfoque a nivel de toda la planta.

Esta investigación se basa en más de 30 años de investigación biotecnológica destinada a construir un mejor árbol de cacao, según el autor principal Mark Guiltinan, profesor de biología molecular vegetal y líder del programa de investigación de cacao mejorado de Penn State.

“Nuestro laboratorio ha desarrollado varias herramientas para la mejora del cacao, y CRISPR es solo una herramienta más”, dijo. “Pero en comparación con el mejoramiento convencional y otras técnicas, CRISPR acelera el proceso y es mucho más preciso. Es increíblemente eficiente en la orientación del ADN que desea, y hasta el momento, no hemos detectado ningún efecto fuera del objetivo”.

Además de proporcionar una nueva herramienta para acelerar el mejoramiento, la tecnología CRISPR/Cas9 puede ayudar a ofrecer ideas sobre la biología básica al ofrecer un método para evaluar de manera eficiente la función de los genes, dijeron los investigadores.

“Con CRISPR, podemos ‘romper’ rápidamente un gen y ver qué le sucede a la planta”, explicó Guiltinan. “Tenemos una lista de genes en desarrollo que queremos probar”. Puede haber miles de genes implicados en la resistencia a enfermedades, agregó Fister. “Queremos evaluar tantos como podamos”, agregó.

Los objetivos finales de la investigación del cacao en Penn State son ayudar a elevar el nivel de vida de los pequeños productores y estabilizar el suministro de cacao amenazado mediante el desarrollo de plantas que puedan soportar enfermedades, cambios climáticos y otros desafíos, según la coautora Siela Maximova, científica principal y profesora de horticultura.

“Cualquier aumento en la producción en los últimos 20 años se ha debido principalmente a poner más tierra a producir”, dijo Maximova, quien codirige el programa de investigación del cacao. “Pero la tierra, el agua, los fertilizantes y otros insumos son limitados. Para mejorar la sostenibilidad, necesitamos plantas que sean más vigorosas y resistentes a las enfermedades y que produzcan más y mejores granos de mejor calidad”.

“Este estudio proporciona una ‘prueba de concepto’ de que la tecnología CRISPR/Cas9 puede ser una herramienta valiosa en el esfuerzo por lograr estos objetivos”, dijo.

Fuente: http://www.agroalimentando.com

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