Crean plantas que crecen en medios hostiles

Si se tiene en cuenta que más de una tercera parte del planeta está cubierta por suelos no aptos para los cultivos, un equipo de investigadores argentinos puede haber contestado la “pregunta del millón”: cómo hacer para que las plantas sean resistentes a condiciones adversas como la sequía, las radiaciones, la salinidad, la falta de nutrientes, la carencia de hierro y otros factores a los que los biólogos aplican el rótulo común de “estrés ambiental”.

La clave, afirman el doctor Néstor Carrillo y su grupo del Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR), consiste en insertar un determinado gen bacteriano en el genoma vegetal. El resultado de esa manipulación, según demuestran los científicos en dos trabajos publicados en reconocidas revistas internacionales, será una planta transgénica capaz de crecer y multiplicarse incluso cuando se encuentre sometida a condiciones de grave estrés ambiental que puedan ser letales para una planta común.

“Desde el punto de vista evolutivo, las plantas derivan de las algas -explica Carrillo-, y éstas de las cianobacterias, que fueron los primeros organismos fotosintéticos; es decir, los que comenzaron a fabricar el oxígeno que hoy contiene la atmósfera. Estos microorganismos en general pueblan los océanos, donde están sometidos a condiciones ambientales extremas. Para sobrevivir, poseen mecanismos diferentes de los que emplean las plantas: previenen las fuentes de daño en lugar de combatirlas. A medida que iban colonizando la tierra firme, estos mecanismos (y los genes que los controlan) se fueron perdiendo, pero nosotros identificamos una proteína cuya producción se estimula en cianobacterias en situaciones de estrés, la flavodoxina."

De allí en más, el equipo del IBR, integrado también por Matías Zubriggen, Vanesa Tognetti y Estela Valle, decidió ver qué sucedía si reintroducían el gen que sintetiza esta proteína en la célula vegetal.

"Se nos ocurrió probar si podíamos introducir esta «joya de la abuela» -cuenta Carrillo- y los resultados confirmaron que funciona. Lo más atractivo es que esta manipulación nos permite en cierto modo «levantar la tapa de la caja de la vida» y ver cómo funcionó la evolución. Además, lleva a imaginar interesantes aplicaciones agronómicas, ya que permite desarrollar cultivos transgénicos con una tolerancia generalizada a situaciones de estrés."

Resistencia "todoterreno"

Las plantas son organismos inmóviles que para poder completar su ciclo vital y reproducirse deben ser capaces de resistir heladas, altas temperaturas, sequías, alta luz, patógenos, y excesos o deficiencia de nutrientes. Cuando sus mecanismos defensivos son superados, se produce una situación de estrés ambiental que resulta en retrasos de crecimiento, daños y eventualmente, la muerte.

Según los investigadores, éste es precisamente el factor más importante dentro de los que tienen un efecto negativo en el rendimiento de las cosechas. En particular, la sequía y la deficiencia de hierro, que afectan a un tercio de la superficie cultivable del planeta, son los que más impacto tienen en la agricultura mundial.

"Dada la evidente importancia del problema, en las últimas décadas surgió un número de programas de investigación cuyo objetivo era reforzar las defensas intrínsecas de las plantas. Inicialmente, mediante estrategias de cruzamiento y selección, y luego mediante la incorporación de técnicas de ingeniería genética -dice Carrillo-. Estas últimas consisten en identificar genes vegetales cuyos productos están involucrados en el desarrollo de tolerancia y sobreexpresarlos en plantas de interés agronómico (reforzando sistemas endógenos), pero el grado de éxito alcanzado fue variable."

La hipótesis de los investigadores de Rosario fue que las plantas debían poder utilizar el gen que empleaban sus "antepasadas" para restablecer el equilibrio metabólico en condiciones de estrés.

"Clonamos el gen de la bacteria -detalla Carrillo- y lo «vegetalizamos» mediante técnicas de ingeniería genética: le colocamos una secuencia (150 nucleótidos) en la parte anterior que le indica en qué lugar del genoma tiene que insertarse. Inicialmente, lo introdujimos en la planta de tabaco, que es la que se utiliza como modelo. Ahora tenemos estudios hechos en tomate, papa y cebada."

Las plantas transgénicas obtenidas por Carrillo y su equipo mostraron alta tolerancia a un amplio rango de condiciones ambientales adversas que incluyen la sequía, las radiaciones, las heladas, las altas temperaturas, la salinidad, patógenos y oxidantes químicos. También fueron capaces de crecer en suelos pobres en hierro, en condiciones que fueron letales para las plantas no transgénicas.

Una estrategia simple

Los resultados de estos trabajos fueron publicados en dos artículos sucesivos, el primero en el número de julio de 2006 de la revista Plant Cell y el segundo en Proceedings of the National Academy of Science, este mes. En ambos casos, fueron comentados en la sección en la que se destacan las contribuciones más significativas de cada número.

"El sistema funciona contra todo stress que perturbe la transmisión electroquímica de las plantas -explica Carrillo-. Aunque los rindes pueden bajar, las plantas sobreviven y producen semilla. Crecen en un medio adverso como si fuera favorable. Pero además esta estrategia tiene otras ventajas. Por ejemplo, se necesita un único gen, que como está tomado de otro reino no tiene reguladores naturales, podemos regularlo nosotros."

Obtenida ya la patente de este desarrollo tanto en Europa como en los Estados Unidos, ahora los científicos argentinos encaran nuevos proyectos en colaboración con colegas norteamericanos y británicos. Esperan poder introducir este gen en otras especies vegetales de interés agrícola, como el maíz y la colza. Luego habrá que hacer las pruebas de campo y de salubridad.

Con respecto al peligro de que este sistema de resistencia "cruce" a otras especies vegetales consideradas malezas, Carrillo afirma que habrá que estudiar caso por caso.

"Como esta estrategia da una tolerancia generalizada, habrá que asegurarse muy bien, porque nadie quiere tener una maleza «todoterreno» -concluye el científico-. Las plantas que no tengan «parientes» son ciento por ciento seguras. Es lo que ocurre localmente con el maíz. De todas maneras el sistema que utilizamos es el más simple que hay. Muy simple, pero muy robusto."

Por Nora Bär

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