Desde la década de 1920, muchas plantaciones se han cultivado a partir de semillas híbridas creadas al cruzar dos variedades. Estos híbridos pueden tener propiedades particularmente ventajosas, como una mayor productividad, menor susceptibilidad a las plagas o una mayor capacidad de lidiar con las condiciones climáticas extremas.

El aspecto problemático es que los granos híbridos no transmiten sus codiciadas cualidades genéticas a todas las semillas durante la reproducción. Por lo tanto, los agricultores que desean rendimientos consistentemente más altos tienen que pagar por nuevas semillas híbridas cada año.

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Un objetivo deseado

Para algunas plantas de reproducción asexual este enfoque realmente funciona, debido a que crea una copia del organismo madre a través de la división mitótica. Sin embargo, importantes cultivos alimenticios como el arroz, el maíz y el trigo no son capaces de esta forma de reproducción.

Pero un equipo de científicos de la Universidad de California en Davis ha descubierto una forma de hacer que las plantas de cultivo se repliquen como clones a través de semillas. El descubrimiento, largamente buscado por los fitomejoradores y genetistas, podría facilitar la propagación de cultivos de alto rendimiento.

Los investigadores aseguran que el procedimiento funcionaría en otros cultivos como el maíz y el trigo.

La capacidad de producir un clon de una planta a partir de sus semillas sería un gran avance para la agricultura mundial, ya que en lugar de comprar costosas semillas híbridas cada año, los agricultores podrían volver a plantar las semillas de sus propias plantas híbridas y obtener los beneficios de los altos rendimientos año tras año.

Reproducción asexual

En su investigación, los científicos observaron que el gen de arroz BBM1 se expresa en células de esperma pero no en los huevos. Después de la fertilización BBM1 se expresa en la célula fertilizada pero, al menos inicialmente, esta expresión proviene de la contribución masculina al genoma.

Esta observación llevó al equipo de investigadores a razonar que el gen BBM1 activa la capacidad de un óvulo fertilizado para formar un embrión.

Con esto en mente, los investigadores utilizaron la herramienta de edición de genes CRISPR para eliminar la capacidad de las plantas de realizar la meiosis, proceso de división celular en el que el conjunto de cromosomas de la célula se reduce a la mitad, con el fin de compensar la duplicación que se produce a través de la fusión de un núcleo paterno y otro materno en la reproducción sexual.

El equipo de investigación demostró que puede utilizar CRISPR para obtener plantas de arroz híbridas que pueden clonar sus semillas. Imtiyaz Khanday (izquierda) y Venkatesan Sundaresan (derecha), coautores del avance.

De este modo los investigadores lograron que las células de los óvulos se formaran heredando un conjunto completo de cromosomas de la madre exclusivamente.

Semilla clonal

Posteriormente, los investigadores provocaron que estas células de huevo expresaran el gen BBM1, lo que normalmente no harían sin la fertilización, y se obtuvo una célula de huevo diploide con la capacidad de hacer un embrión, obteniendo básicamente una semilla clonal.

El equipo pudo evidenciar que la descendencia de arroz así generada había retenido todas las características de la planta madre, demostrando que el arroz se puede transformar en una planta de propagación asexual.

El equipo de investigación expresa gran satisfacción por el resultado, aunque puntualiza que será necesario optimizar aún más el proceso, ya que hasta ahora el procedimiento es exitoso sólo en aproximadamente el 30 por ciento de los casos.

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Pero si los científicos tienen éxito, puede ser un gran paso para la agricultura. Incluso los agricultores más pobres, que no pueden comprar nuevas semillas híbridas cada año, podrían obtener descendientes cualitativamente equivalentes de sus propias plantas.

Los investigadores resaltan que el procedimiento teóricamente funcionaría no sólo en el arroz, sino en otros cultivos como el maíz y el trigo.

Referencia: A male-expressed rice embryogenic trigger redirected for asexual propagation through sedes. Nature, 2018. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0785-8

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