Una técnica hortícola centenaria, el injerto, está ganando una atención renovada como método potencialmente revolucionario para la edición genética de una amplia gama de plantas, en particular aquellas que han resultado difíciles o imposibles de modificar mediante enfoques convencionales. Esta estrategia innovadora podría impulsar significativamente la productividad agrícola y el valor nutricional al tiempo que reduce el impacto ambiental de la agricultura y aborda el aumento de los precios de los alimentos.
El desafío de las plantas de edición genética
La capacidad de alterar con precisión la genética de las plantas mediante tecnologías de edición de genes como CRISPR ofrece una herramienta poderosa para mejorar el rendimiento y la resiliencia de los cultivos. Sin embargo, modificar plantas puede resultar un desafío técnico. A diferencia de las células animales, las células vegetales poseen paredes celulares rígidas, lo que dificulta la introducción de material genético. Las técnicas actuales de ingeniería genética, como la cocción de gránulos recubiertos de ADN (biolística) o el uso de la bacteria Agrobacterium, a menudo requieren la regeneración de plantas enteras a partir de células modificadas. Este proceso es ineficaz para muchas especies importantes, como el cacao, el café, los girasoles, la yuca y los aguacates.
Obstáculos regulatorios y enfoques alternativos
Incluso cuando la edición genética funciona, hay otra cuestión en juego: la regulación. En algunos países, las pequeñas mutaciones naturales inducidas por la edición de genes se tratan como el fitomejoramiento estándar, evitando largos y costosos ensayos regulatorios. Sin embargo, métodos como la biolística y Agrobacterium a menudo introducen ADN adicional en el genoma de la planta, lo que desencadena un proceso de revisión regulatoria completo y más riguroso. Los científicos están buscando activamente estrategias alternativas que eviten este problema, permitiendo ediciones genéticas sin la introducción de ADN extraño.
Una vía es emplear virus para proporcionar codificación de ARN para los componentes CRISPR. Sin embargo, la proteína Cas9, un elemento clave en el conjunto de herramientas CRISPR, es relativamente grande, lo que limita las secuencias de ARN que la mayoría de los virus pueden transportar eficazmente.
Injerto y ARN: una nueva combinación
En 2023, investigadores del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas revelaron un nuevo enfoque prometedor. Al reconocer que las plantas producen un tipo especial de ARN en sus raíces que puede viajar por toda la planta y entrar en las células de los brotes y las hojas, diseñaron plantas genéticamente para producir dichos ARN. Estos ARN codifican dos componentes críticos de CRISPR: la proteína Cas que realiza la edición y el ARN guía que la dirige a la ubicación objetivo. Luego injertaron brotes de plantas no modificadas en las raíces de estas plantas modificadas, logrando con éxito la edición genética en algunos de los brotes y semillas.
Ampliando posibilidades con injertos
Ugo Rogo de la Universidad de Pisa, Italia, y sus colegas creen que esta técnica tiene un potencial inmenso y han publicado un artículo que fomenta un mayor desarrollo. “Los injertos nos dan la posibilidad de utilizar el sistema CRISPR en árboles o en plantas como los girasoles”, explica Rogo.
La ventaja del injerto radica en su capacidad para conectar plantas relacionadas relativamente lejanamente. Por ejemplo, los brotes de tomate se pueden injertar con éxito en portainjertos de patata. Esto significa que incluso si es imposible diseñar genéticamente un portainjerto de girasol directamente para la edición genética, los científicos podrían potencialmente diseñar una especie relacionada para crear un portainjerto compatible.
Un portainjerto universal para la edición genética
Una vez que se establece un portainjerto adecuado capaz de producir los ARN CRISPR necesarios, se puede utilizar para editar genes en un amplio espectro de plantas. “Puedes utilizar las raíces para entregar Cas9 y guías de edición para todo tipo de variedades de élite”, señala Julian Hibberd de la Universidad de Cambridge.
Ralph Bock, también del Instituto Max Planck, destaca la eficacia de este método: “Hacer el portainjerto transgénico no supone un gran esfuerzo, ya que basta con hacerlo una vez y luego se puede utilizar para siempre y para múltiples especies”.
Como ejemplo concreto, sólo unas pocas variedades de uva, como la Chardonnay, pueden regenerarse a partir de células individuales y son susceptibles de modificación genética. Sin embargo, una vez que se crea un portainjerto de Chardonnay resistente a las enfermedades mediante la edición genética, podría utilizarse para todas las variedades de uva.
Combinando enfoques para una mayor flexibilidad
Rogo imagina un futuro en el que los injertos se combinen con la administración viral, maximizando la flexibilidad. Los portainjertos podrían proporcionar las secuencias de ARNm grandes necesarias para Cas9, mientras que los virus podrían proporcionar los ARN guía más pequeños. Esta estrategia integrada permitiría emplear el mismo patrón para una amplia gama de ediciones genéticas, proporcionando una herramienta increíblemente versátil para la mejora de plantas.
La innovadora técnica de injerto ofrece una solución práctica y escalable para ampliar las posibilidades de edición de genes, prometiendo una nueva era de avances agrícolas y una mayor seguridad alimentaria para un mundo en crecimiento.
