Edición génica produce plantas indigestas para las plagas

Investigadores brasileños revisitan los avances en la generación de plantas genéticamente modificadas que impiden la digestión del almidón por chinches, escarabajos, gorgojos o carunchos

Por André Julião  |  Agência FAPESP – Los insectos que se alimentan de almidón pueden encontrar verdaderos banquetes en plantaciones o almacenes de maíz, arveja y frijol. No por casualidad, los ancestros de estas plantas hoy comerciales desarrollaron proteínas inhibidoras de α-amilasa (alfa-amilasa) que vuelven indigesto el almidón contenido en sus semillas para los comensales, controlándolos hasta el punto de que no se conviertan en plagas graves. Sin embargo, la domesticación de las plantas silvestres por parte de los humanos para que fueran más productivas y digeribles puede haber contribuido a la reducción de algunos de esos inhibidores.

En un artículo publicado en el Biotechnology Journal, un grupo internacional de investigadores repasa los avances de las dos últimas décadas y refuerza el potencial de la edición génica para desarrollar plantas que produzcan esos inhibidores en mayores cantidades, combatiendo a los insectos-plaga. Al mismo tiempo, desde luego, cuidando que las plantas no resulten indigestas para los seres humanos u otros organismos no blancos, como los animales de cría.

El grupo de autores fue liderado por investigadores de la Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa) y del Centro de Investigación en Genómica Aplicada a los Cambios Climáticos (GCCRC), un Centro de Investigación Aplicada (CPA, por sus siglas en portugués) apoyado por la FAPESP en la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp).

“A comienzos de los años 2000 hubo muchos avances en este sentido, como la prospección de genes codificadores de inhibidores de alfa-amilasa en diferentes especies de plantas, la evaluación de la especificidad de esas moléculas contra enzimas alfa-amilasa de insectos-plaga y de organismos no blancos, y el desarrollo de plantas transgénicas que sobreexpresan esas moléculas. Los avances se dieron incluso en la protección de la propiedad intelectual, por medio de patentes depositadas y concedidas”, señala Marcos Fernando Basso, investigador del GCCRC con beca de la FAPESP y primer autor del artículo.

No obstante, el hecho de que estas tecnologías usen transgénesis clásica —cuando genes de otras especies se insertan en el genoma de las plantas de interés— desalienta a empresas de biotecnología y de producción de alimentos a desarrollar y explotar su producto final. Nuevos transgénicos para uso en alimentación humana correrían el riesgo de una baja aceptación en el mercado, además de afrontar costos elevados de regulación.

Potencial

Percevejos, Chinches, escarabajos y gorgojos son algunos nombres comunes de insectos que producen enzimas amilasas para convertir las moléculas de almidón contenidas en hojas y semillas de importancia agrícola en azúcares. En la fase adulta o larval, las plagas pueden atacar las semillas tanto en el campo como durante el almacenamiento, provocando pérdidas económicas y afectando la calidad de los alimentos.

Los brúquidos, como el gorgojo o caruncho, fueron algunos de los primeros blancos de estas tecnologías debido a los daños significativos que causan, especialmente en granos almacenados durante largos períodos. En ese ambiente abundante en alimento, se reproducen rápidamente. La infestación puede ocurrir incluso durante el desarrollo de las vainas, persistiendo en el almacenamiento e incluso durante la comercialización.

Los inhibidores de alfa-amilasas también demostraron eficacia contra otros insectos, como el picudo del algodonero (Anthonomus grandis), que se alimenta de los azúcares producidos y almacenados en los botones florales del algodón, y la broca del café (Hypothenemus hampei), cuyas larvas se alimentan de la semilla del cafeto.

Los autores señalan que el desarrollo de variedades con mayor producción de inhibidores de alfa-amilasa —siempre que no representen riesgo de inhibir las enzimas amilasas de los humanos ni de organismos no blancos— tiene un gran potencial mediante el uso de técnicas de edición génica.

Incrementar la expresión o modificar la secuencia de ADN de los genes de la propia planta mediante esas técnicas puede permitir la generación de variedades que no sean consideradas transgénicas por la Comisión Técnica Nacional de Bioseguridad (CTNBio), instancia técnico-científica encargada de formular, actualizar e implementar la Política Nacional de Bioseguridad de Organismos Genéticamente Modificados (OGM). Con ello, las tecnologías resultantes tendrían una mayor probabilidad de aceptación en el mercado, resultando así interesantes para su comercialización por parte de empresas del agronegocio.

“La edición génica mediante la técnica conocida como CRISPR [herramienta que permite realizar modificaciones genéticas precisas y específicas en las cadenas de ADN o generar reordenamientos genómicos] y sus variantes nos da la posibilidad de aumentar la producción de estos inhibidores o hacerlos más activos en las plantas de interés, de manera que actúen específicamente contra las plagas sin que las moléculas representen un problema para los humanos o animales que consuman las plantas o semillas. Por eso, puede ser un camino prometedor en los próximos años”, concluye Basso (lea más sobre CRISPR en: revistapesquisa.fapesp.br/es/una-herramienta-para-editar-el-adn/).

El artículo Exploring plant α-amylase inhibitors: mechanisms and potential application for insect pest control puede leerse en: analyticalsciencejournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/biot.70098.