«Superplantas» por genomanipulación
El proyecto «Recombination: An old and new tool for plant breeding» (RECBREED) se puso en marcha para llevar a buen término el desarrollo de «superplantas». El trabajo consistió en perfeccionar el cultivo de plantas mediante el desarrollo de herramientas optimizadas a fin de producir plantas con propiedades de interés y eliminar sus caracteres indeseables. Los científicos estudiaron diversas técnicas de recombinación homóloga (RH) que permiten el intercambio de material genético para reparar el ADN o para la reproducción (conocido como meiosis) y la trasferencia artificial de genes entre especies o cepas. Estas técnicas fueron la dianización genética (gene targeting), la recombinación meiótica y la inducción de roturas de doble cadena (DSB) en el ADN por nucleasas artificiales. En el proyecto RECBREED se lograron importantes avances de base en el ámbito de la ingeniería genética de genomas de plantas. Se estudió cada fase de la RH en profundidad con el propósito de definir genes importantes y describir su función. Los cultivos seleccionados, entre otros, fueron el tomate, el maíz y la Arabidopsis. Mediante análisis bioinformáticos se identificaron marcadores moleculares para los posteriores análisis y validación. Se logró una mutagénesis inducida por RDC y se aplicó la técnica de GT en la Arabidopsis y el tomate utilizando las nucleasas de dedos de zinc (ZFN) y las nucleasas efectoras tipo activador de transcripción. La aplicación de estas técnicas no produjo efectos tóxicos o negativos sobre el crecimiento de las plantas. Se desarrolló una técnica innovadora de GT para el cultivo de plantas que consiste en separar las fases de transformación y GT, y su eficacia se demostró en los cultivos de maíz y Arabidopsis. Otro de los resultados clave fue alcanzar una tasa diez veces mayor de transferencia precisa en la técnica de GT mediante el aumento de las frecuencias de GT a través de la sobreexpresión de la proteína AtRAD52-1A. El equipo del proyecto se centró en entender y modular los factores implicados en la recombinación meiótica. Se logró identificar parámetros clave tales como las proteínas parálogas Rad51, los estados de metilación, la estructura de la cromatina y las recombinasas (Rad51 y Dmc1). Sin duda, las técnicas agrícolas convencionales no son eficaces cuando se trata de satisfacer una demanda creciente de alimentos y piensos. El empleo de técnicas de GT podría resultar viable para la producción industrial de plantas de mayor rendimiento y con una producción óptima de nutrientes, lo que presentará repercusiones socioeconómicas importantes para el sector agrícola europeo con una cuota de mercado actual de aproximadamente 4 000 millones de euros únicamente en venta de semillas. La combinación de la agricultura con la biotecnología reforzará la posición de la Unión Europea en este campo.
Palabras clave
Cultivo de plantas, recombinación homóloga, gene targeting, rotura de cadena doble, nucleasas de dedos de zinc, biotecnología
