Un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), bajo el auspicio del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, ha alcanzado un hito significativo en el ámbito de la biotecnología vegetal. Este avance se materializa en un innovador método para silenciar genes en plantas, que utiliza secuencias de ácido ribonucleico (ARN) ultracortas transportadas por virus genéticamente modificados. La técnica promete personalizar los rasgos de las plantas y abre nuevas posibilidades para la mejora de cultivos, la genómica funcional y la agricultura sostenible.
La tecnología basada en vectores virales implica la modificación de virus para eliminar su material genético patógeno, transformándolos en vehículos que transportan secuencias de ARN deseadas hacia los organismos objetivo. Esta metodología ya ha demostrado su eficacia en condiciones experimentales, logrando inducir floración, acelerar el desarrollo de variedades mejoradas, modificar la arquitectura de las plantas para facilitar su mecanización y aumentar la tolerancia a la sequía. Además, se han conseguido producir metabolitos beneficiosos para la salud humana.
Nueva optimización tecnológica
El nuevo método desarrollado por el CSIC, en colaboración con el Instituto Universitario de Investigación de Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana (COMAV) y el Departamento de Aplicaciones e Innovación en Supercomputación (Cineca) italiano, representa una optimización significativa en las plataformas tecnológicas existentes. Fabio Pasin, investigador Ramón y Cajal en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC) y director del estudio, señala que “hemos implementado enfoques de biología sintética compatibles con la futura producción a escala industrial”.
Denominada inserciones de ARN corto transportadas por virus (vsRNAi), esta técnica avanza en el uso de vectores virales para mejorar las características agronómicas. Utilizando un virus vegetal benigno, se introducen moléculas cortas de ARN en las plantas, lo que activa un proceso conocido como interferencia de ARN (RNAi). Este mecanismo permite silenciar genes específicos al impedir que su información se traduzca en proteínas. Así, se mejora notablemente la eficacia del silenciamiento génico.
Resultados prometedores
A través de una combinación de genómica comparativa y transcriptómica, los investigadores diseñaron vsRNAi dirigidos a genes específicos. Se demostró que secuencias ultracortas formadas por 24 nucleótidos pueden silenciar eficazmente genes vegetales. Esta innovación reduce considerablemente tanto el tamaño como la complejidad respecto a los constructos tradicionales utilizados en silenciamiento génico inducido por virus.
El equipo centró sus esfuerzos en el gen CHLI, crucial para la biosíntesis de clorofila. Al introducir vectores virales con inserciones entre 20 y 32 nucleótidos en una planta modelo, observaron un amarillamiento visible en las hojas y reducciones significativas en los niveles de clorofila, confirmando así un robusto silenciamiento génico. La secuenciación reveló que este enfoque genera ARN pequeños correlacionados con una regulación negativa efectiva.
Impulsando la agricultura sostenible
La aplicación del nuevo enfoque se realizó sobre Nicotiana benthamiana, demostrando su efectividad para provocar cambios fenotípicos deseados en cultivos pertenecientes a la familia Solanaceae. Esta familia incluye hortalizas esenciales como el tomate y especies infrautilizadas como la berenjena escarlata (Solanum aethiopicum), con gran potencial para expandirse más allá de sus áreas actuales de cultivo.
Las ventajas del nuevo método son notables: simplicidad, especificidad y economía sin provocar modificaciones permanentes en los genomas vegetales. “Este avance podría revolucionar tanto la investigación básica como la agricultura”, afirma Pasin. “Permite alterar los rasgos cultivables a demanda y controlar selectivamente plagas y enfermedades”.
Perspectivas futuras
Los resultados obtenidos sugieren implicaciones significativas para el sector agrícola al permitir alteraciones transitorias en los rasgos cultivables. Esto podría resultar en mejoras importantes en rendimiento, resistencia a enfermedades y contenido nutricional. Además, la portabilidad del método vsRNAi entre diferentes especies resalta su potencial para aplicaciones funcionales avanzadas tanto en cultivos modelo como infrautilizados.
Preguntas sobre la noticia
¿Qué es el nuevo método para silenciar genes en plantas?
Es una técnica desarrollada por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas que utiliza secuencias de ácido ribonucleico (ARN) ultracortas transportadas por virus modificados genéticamente para silenciar genes y mejorar el rendimiento de los cultivos.
¿Cuáles son las aplicaciones de esta nueva técnica?
La técnica permite personalizar rasgos de las plantas, inducir la floración, acelerar el desarrollo de variedades mejoradas, modificar la arquitectura de las plantas para facilitar su mecanización, mejorar la tolerancia a la sequía y producir metabolitos beneficiosos para la salud humana.
¿Qué ventajas tiene este método sobre las técnicas existentes?
Entre sus ventajas se encuentran la simplicidad, especificidad, economicidad y la ausencia de modificaciones estables en los genomas de las plantas. Además, permite aplicaciones más rápidas y escalables.
¿En qué tipo de plantas se ha probado este método?
Se ha probado en la planta modelo Nicotiana benthamiana y en cultivos de tomate y berenjena escarlata (Solanum aethiopicum), mostrando eficacia para producir cambios fenotípicos deseados.
¿Cuál es el impacto potencial en la agricultura?
El método podría utilizarse para alterar transitoriamente los rasgos de los cultivos, mejorando su rendimiento, resistencia a enfermedades y contenido nutricional, lo que tiene importantes implicaciones para la agricultura sostenible.
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