Al mencionar el término “ADN” lo más probable es pensar en la icónica imagen de estructura de doble hélice, pero eso es solo una pieza del rompecabezas. Otra parte importante es el ADN mitocondrial, el cual es crucial para las plantas, y es tan complejo, que los científicos aún no han podido editar los genes allí.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Tokio ha logrado hacer justamente eso, un avance que podría ayudar a mejorar la diversidad genética de los cultivos.

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Diversidad genética

Las mitocondrias son frecuentemente llamadas las “centrales eléctricas” de las células, ya que producen energía a partir de nutrientes. Estas regiones contienen su propio ADN, separado del ADN nuclear en el resto de la célula. Mientras que el ADN mitocondrial en los animales tiene un genoma más pequeño y simple, en las plantas es al revés.

La icónica imagen del ADN de estructura de doble hélice, es solo una parte del gran rompecabezas genético.

Para ilustrar su complejidad, el investigador Shin-ichi Arimura, afiliado al Laboratorio de Genética Molecular de Plantas de la Escuela de Ciencias Agrícolas y de la Vida de la Universidad de Tokio, explicó:

“En comparación al de los animales, el genoma mitocondrial de la planta es enorme; la estructura es mucho más complicada, los genes a veces se duplican, los mecanismos de expresión génica no se conocen bien y hay algunas mitocondrias que simplemente no tienen genomas. En nuestros estudios anteriores, observamos que se fusionan con otras mitocondrias para intercambiar productos proteicos y luego se vuelven a separar”.

Debido a esa complejidad, el ADN mitocondrial nunca había sido editado con éxito en plantas antes, lo que sería una habilidad útil: los cultivos se modifican genéticamente con regularidad para mejorar los rendimientos o hacerlos más resistentes a las enfermedades y al clima, pero sin acceso a grandes secciones de su ADN, la diversidad genética es algo limitada.

Una técnica modificada

Para el estudio, el equipo de investigadores adaptó un proceso utilizado para editar el ADN mitocondrial en animales, llamado mitoTALENs, una técnica que utiliza una proteína para cortar y eliminar un gen específico del genoma mitocondrial.

Con frecuencia, a las mitocondrias se le llama las “centrales eléctricas” de las células, ya que producen energía a partir de nutrientes.

Los investigadores utilizaron esta técnica modificada para cortar un gen mitocondrial que se cree causa una condición llamada esterilidad masculina citoplásmica (CMS, por sus siglas en inglés), que deja a las plantas masculinas estériles e incapaces de producir polen.

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Con este método, el equipo creó cuatro nuevas líneas de arroz y tres nuevas líneas de canola. Efectivamente, las plantas que tenían sus mitocondrias editadas parecían ser fértiles, produciendo muchas más semillas que las plantas sin editar.

Por más útil que sea para mejorar los rendimientos de esta manera, el equipo manifiesta que el beneficio real del trabajo es agregar diversidad genética a los cultivos. En este sentido, los investigadores expresan que será necesario realizar nuevos estudios para identificar qué otros genes mitocondriales podrían editarse para este objetivo.

Referencia: Curing cytoplasmic male sterility via TALEN-mediated mitochondrial genome editing. Nature Plants, 2019. https://doi.org/10.1038/s41477-019-0459-z

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