Las proyecciones de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación de las Naciones Unidas plantean que la población mundial alcanzará los 9,100 millones de individuos para 2050, por lo que la producción de alimentos también debería aumentar un 70 por ciento a nivel mundial.

Ante esta necesidad, los investigadore destacan que el desarrollo de mejoras en las plantas de cultivo podrían jugar un papel clave, por lo que las investigaciones del sector agrícola son de vital importancia.

En este sentido, un equipo de investigadores de la Universidad de Georgia encontró una forma de identificar a los elementos reguladores de genes que podría ayudar a producir “plantas de diseño”, que podrían ser utilidad en momentos críticos de producción alimentaria.

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Elementos reguladores en las plantas

Bob Schmitz, uno de los investigadores, explicó que aplicaron un método de alto rendimiento para identificar elementos específicos desarrollado en un principio para células animales, pero que estaba sirviendo también para las células de las plantas.

“Tomó mucho tiempo abordar la barrera significativa de los genomas orgánulos de las plantas, pero ahora somos capaces de hacer lo que el campo animal ha estado haciendo durante algunos años”, declaró.

Por medio de esto, lograron demostrar la capacidad de identificar elementos regulares cis, o CRE, en 13 especies de plantas dentro de las cuales se incluyen varias de alto consumo como el maíz, el arroz, las judías verdes y la cebada.

Los CRE, herramientas útiles en la edición de genes

Los elementos reguladores en cis son regiones de ADN no codificante que se encargan de regular los genes cercanos. Los investigadores indican que si se puede identificar un gen y su CRE, entonces estos pueden ser tratados como una unidad modular conocida como biobrick, que se utilizan para diseñar y ensamblar circuitos biológicos sintéticos más grandes partiendo de partes individuales.

“La edición de genes puede ser como un martillo. Si apuntas al gen, prácticamente lo rompes”, dijo Schmitz. “Apuntar a los CRE, que están involucrados en el control de la expresión génica, cómo aparece una característica particular, le permite aumentar o disminuir la expresión génica, de manera similar a un dial. Nos brinda una herramienta para crear un rango completo de variación en la expresión de un gen”.

Los beneficios de la edición genética en las plantas

Cuando se identifican genes que influyen en la arquitectura de la hoja de una planta, por ejemplo, su control puede permitir modificar el ángulo en el que crece dicha hoja, lo cual a su vez puede ser de provecho en la optimización de la absorción de la luz y el crecimiento de la planta.

Los investigadores explican que el control del gen implicaría dos opciones: una de “encendido”, la cual daría la instrucción de que la hoja crezca en un ángulo de 90 grados, y una de “apagado”, con la que la hoja podría crecer hacia abajo.

Pero la ventaja que tiene enfocarse en el CRE en lugar del gen como tal es que permitiría “dar” instrucciones más variadas, o intermedias entre dichos ángulos, como en el caso del ejemplo de la planta. Es decir, un ángulo de 10 grados, de 25 grados, de 45 grados, entre otros, lo cual sugiere mayor versatilidad y mayor posibilidad de evaluar o planificar mejoras.

De esta forma, ya creados los “ladrillos biológicos”, estos podrían ser útiles para producir las denominadas plantas “de diseño”, con características resultantes de dichas modificaciones que responden a un interés particular. Por ejemplo, plantas tolerantes a la sal, que puedan crecer en entornos con altos niveles de salinidad.

Y en efecto, el desarrollo de plantas capaces de crecer bien en los entornos menos ideales es un punto de vital relevancia en la producción de alimentos, un sector que enfrenta desafíos cada vez mayores a raíz de los cambios ambientales de nuestro tiempo, como la sequía y las inundaciones.

Referencia:

Widespread long-range cis-regulatory elements in the maize genome. https://www.nature.com/articles/s41477-019-0547-0

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