Este arroz resiste a enfermedades porque han modificado sus genes

En la actualidad se producen más de 500 millones de toneladas de arroz por año, que alimenta a gran parte de la población mundial. Por ello, enfermedades como el tizón del arroz, causada por hongos, pueden ser devastadoras y suponer la diferencia entre comer y no comer para muchas familias. En la actualidad existen diferentes métodos para controlar estas plagas, pero su uso excesivo puede volver resistentes a los microorganismos que provocan estas enfermedades. Por ello, cuantos más métodos se tengan para combatirlas, más eficaces pueden ser los tratamientos, y la edición génica puede ser un método muy poderoso para minimizar la creación de resistencias.

El arroz que resistió

La historia de este descubrimiento comienza en el laboratorio de la investigadora Pamela Ronald, cuando el investigador Guotian Li obtuvo la secuencia genética de 3200 variedades de arroz. Obtener esta secuencia genética suponía tener el “libro de instrucciones” de todas y cada una de las características de las plantas, y así poder comprender tanto los rasgos comunes a todas las plantas del arroz como los que los diferencian. De entre esas 3200 variedades, una tenía unas pequeñas manchitas en sus hojas, lo que era inusual, pero su ADN tenía un secreto todavía mayor.

Aparte de las manchas, a simple vista no había otra característica destacable en este arroz, no era muy productiva y la planta en sí era muy pequeña, por lo que no era muy viable comercialmente. Eso sí, las manchas, que eran similares a las que producen algunas enfermedades, eran un rasgo que valía la pena estudiar. Y cuál fue la sorpresa de Guotian Li cuando descubrió que esta planta era muy resistente a las enfermedades. Los organismos de este tipo son mutantes que han aparecido de forma natural para parecer enfermos, por lo que, por lo general no son atractivas para los agricultores. Sin embargo, gracias a conocer sus “instrucciones”, se puede utilizar la genética para llevar sus virtudes a otras plantas.

Rompiendo el código

Teniendo un genoma completo, podemos observar todos los genes por separado y entender cuáles son los responsables de una función deseada. En este caso concreto, los genes de interés eran que le conferían a la planta la resistencia a las enfermedades, pero no los que la hacían pequeña ni poco productiva. Gracias a las tijeras moleculares CRISPR, encontradas en las salinas de Santa Pola por el investigador alicantino Francis Mojica, Guotian Li pudo aislar este gen, denominado RBL1, y tratar de introducirlo en otras variedades de arroz más productivas.

La técnica utilizada se denomina CRISPR/cas9, y ya es habitual de muchos laboratorios. Su robustez y precisión les valieron a las desarrolladoras Doudna y Charpentier el Premio Nóbel de Química 2020, ya que supuso una pequeña revolución en la biotecnología. Gracias a CRISPR/cas9, se pueden “cortar y pegar” genes de unos organismos a otros, pudiendo así tomar las características más ventajosas. En este caso, Li modificó una variedad de arroz denominada Kitaake, que es una planta modelo, útil para hacer las pruebas necesarias.

Cortar, tocar un poquito y pegar

Antes de introducir el gen, han de modificarlo ligeramente para que funcione. Estas modificaciones no suelen ser muy grandes, pero son necesarias y no es fácil predecir cuáles van a funcionar. Por eso utilizaron la variedad Kitaake, que es una habitual del laboratorio. En este caso, el problema que encontraron con RBL1 es que, además de conferir la resistencia, también era la causante del bajo rendimiento, por ello la modificación tenía que ser diseñada y probada para tratar de conseguir que las plantas fueran productivas.

Una vez el gen fue introducido con éxito, pudieron comenzar con los estudios de campo. Para ello, probaron a plantar variedades modificadas y sin modificar para observar su comportamiento en el mundo real. En primera instancia, querían ver si el gen modificado disminuía el rendimiento en cultivos sanos, y observaron que no era así, ambas cosechas producían aproximadamente la misma cantidad de arroz. Pero lo realmente importante era resistencia, y en este caso, las plantas modificadas producían 5 veces más arroz que las plantas sin modificar cuando el cultivo se veía afectado por el tizón del arroz. Este resultado muestra como la edición genética puede resolver problemas reales que afectan a los niveles más fundamentales de producción agrícola.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Esta no es la primera vez que se modifica arroz. El diseño del “golden rice” o arroz dorado, es una de las aportaciones de la biotecnología a este sector. El arroz dorado toma su nombre del color de sus granos, que son amarillentos por su alto contenido en vitamina C. Esta vitamina es necesaria para evitar la ceguera, y los millones de personas (normalmente de países en vías de desarrollo) que basan consumen únicamente arroz por largos períodos de tiempo, suelen tener problemas por no consumirla. Con el arroz dorado se solucionaría este problema.

Referencias (MLA):

• Sha, G., Sun, P., Kong, X. et al. Genome editing of a rice CDP-DAG synthase confers multipathogen resistance. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06205-2