Las plantas de café se pueden propagar injertando un brote en el patrón de otra planta.
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El antiguo truco de injertar una planta sobre otra podría encontrar un uso muy moderno: permitir la edición genética de plantas que son muy difíciles o imposibles de editar por otros medios.
“Aún se encuentra en una fase inicial, pero esta técnica tiene un gran potencial”, afirma Ugo Rogo de la Universidad de Pisa (Italia).
Hacer que las plantas sean más productivas y más nutritivas es vital para abordar el enorme daño causado por la agricultura y para limitar los aumentos de los precios de los alimentos a medida que la población mundial crece y el cambio climático afecta cada vez más los rendimientos. Los cambios precisos que se pueden realizar con la edición de genes CRISPR son la mejor manera de lograrlo.
Sin embargo, la edición de genes en plantas es complicada porque las plantas tienen paredes celulares rígidas a su alrededor, a diferencia de las células animales. La ingeniería genética convencional de plantas implica técnicas como disparar bolitas impregnadas de ADN contra células vegetales (lo que se conoce como biolística) o utilizar un microbio de ingeniería genética natural conocido como Agrobacterium.
Estos enfoques se basan en generar plantas enteras a partir de células modificadas, y con muchas plantas, especialmente árboles, esto no se puede hacer. Por ejemplo, no funciona con cacao, café, girasol, yuca o aguacate.
Incluso en las plantas en las que sí funciona, existe otro problema importante. Cuando se utiliza la edición de genes para inducir pequeñas mutaciones del tipo que son muy comunes en la naturaleza, los reguladores de varios países lo consideran equivalente al fitomejoramiento estándar, lo que significa que dichas plantas pueden obtener aprobación sin las pruebas largas y costosas que requieren las plantas genéticamente modificadas convencionales. Pero con la biolística y Agrobacterium, a menudo se inserta ADN adicional en los genomas de las plantas, por lo que tendrían que pasar por todo el proceso regulatorio.
Los científicos de plantas están tratando de encontrar formas de editar plantas que funcionen para más especies y que no agreguen fragmentos de ADN no deseados al genoma. Una opción es utilizar virus para transmitir la codificación de ARN de partes del conjunto de herramientas CRISPR a las células vegetales. Aquí, el problema es que la proteína Cas9 ampliamente utilizada para la edición de genes es muy grande, lo que significa que el ARN que la codifica no puede caber en la mayoría de los virus.
En 2023, Friedrich Kragler, del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas en Alemania, reveló otro enfoque. Sabía que las raíces de las plantas producen un tipo especial de ARN que puede viajar alrededor de las plantas y entrar en las células de los brotes y las hojas.
Entonces, su equipo diseñó plantas genéticamente para producir ARN que codifiquen dos componentes clave de CRISPR: la proteína Cas que realiza la edición y el ARN guía que le indica dónde realizar la edición. Luego injertaron brotes de plantas no modificadas en las raíces de las plantas modificadas y demostraron que esto daba como resultado la edición genética de algunos de los brotes y semillas.
Rogo y sus colegas creen que el enfoque es tan prometedor que ahora han escrito un artículo que lo destaca y anima a otros a ayudar a desarrollarlo. “Los injertos nos dan la posibilidad de utilizar el sistema CRISPR en árboles o plantas como los girasoles”, afirma Rogo.
La clave del injerto es que las plantas emparentadas relativamente lejanamente se pueden injertar entre sí; por ejemplo, se pueden injertar brotes de tomate en portainjertos de patata. Entonces, aunque no es posible diseñar genéticamente un portainjerto de girasol para la edición de genes, debería ser posible diseñar plantas relacionadas para crear un portainjerto compatible.
Una vez que haya un portainjerto que produzca los ARN necesarios, se puede utilizar para editar genes en una amplia variedad de plantas. “Puedes usar las raíces para entregar Cas9 y guías de edición para todo tipo de variedades de élite”, dice Julian Hibberd de la Universidad de Cambridge.
“Hacer el portainjerto transgénico no supone un gran esfuerzo, dado que sólo hay que hacerlo una vez y luego puede usarse para siempre y para múltiples especies”, dice Ralph Bock, que también está en el Instituto Max Planck pero no forma parte del equipo de Kragler.
Por ejemplo, sólo unas pocas variedades de uva, como la Chardonnay, pueden regenerarse a partir de células individuales y, por tanto, modificarse. Pero una vez que se haya creado un portainjerto de edición genética de Chardonnay que confiera, digamos, resistencia a las enfermedades, funcionaría para todas las variedades de uva y más allá.
Rogo también prevé combinar los injertos con el enfoque viral. Se podrían utilizar portainjertos para entregar los ARNm grandes de Cas9, mientras que los virus proporcionan los ARN guía. De esta manera, el mismo patrón podría usarse para realizar muchas ediciones genéticas diferentes, afirma.
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