Investigadores de la Universidad de California, Davis, y un equipo internacional de científicos utilizaron la herramienta de edición del genoma CRISPR-Cas para crear plantas de arroz resistentes a enfermedades, según un nuevo estudio publicado en la revista. Naturaleza 14 de junio.
Los ensayos de campo a pequeña escala en China mostraron que la variedad de arroz recién creada, desarrollada a través de la edición del genoma de un gen recién descubierto, exhibió altos rendimientos y resistencia al hongo que causa una enfermedad grave llamada añublo del arroz. El arroz es un cultivo esencial que alimenta a la mitad de la población mundial.
Guotian Li, coautor principal del estudio, descubrió inicialmente un mutante conocido como mutante imitador de lesiones mientras trabajaba como becario postdoctoral en el laboratorio de Pamela Ronald en UC Davis. Ronald es coautor principal y profesor distinguido en el Departamento de Patología Vegetal y el Centro del Genoma.
«Es un gran paso adelante que su equipo haya podido mejorar este gen, haciéndolo potencialmente útil para los agricultores. Eso lo hace importante», dijo Ronald.
Las raíces del descubrimiento comenzaron en el laboratorio de Ronald, donde crearon y secuenciaron 3200 cepas distintas de arroz, cada una con diversas mutaciones. Entre estas cepas, Guotian identificó una con manchas oscuras en las hojas.
«Descubrió que la cepa también era resistente a la infección bacteriana, pero era extremadamente pequeña y de bajo rendimiento», dijo Ronald. «Este tipo de mutantes ‘imitadores de lesiones’ se han encontrado antes, pero solo en unos pocos casos han sido útiles para los agricultores debido al bajo rendimiento».
Trabajando con CRISPR
Guotian continuó la investigación cuando se unió a la Universidad Agrícola de Huazhong en Wuhan, China.
Usó CRISPR-Cas9 para aislar el gen relacionado con la mutación y usó la edición del genoma para recrear ese rasgo de resistencia, y finalmente identificó una línea que tenía un buen rendimiento y era resistente a tres patógenos diferentes, incluido el hongo que causa el tizón del arroz.
En ensayos de campo a pequeña escala sembrados en parcelas con muchas enfermedades, las nuevas plantas de arroz produjeron cinco veces más rendimiento que el arroz de control, que resultó dañado por el hongo, dijo Ronald.
«El añublo es la enfermedad más grave de las plantas en el mundo porque afecta prácticamente a todas las regiones de cultivo de arroz y también porque el arroz es un cultivo enorme», dijo Ronald.
Aplicaciones futuras
Los investigadores esperan recrear esta mutación en variedades de arroz comúnmente cultivadas. Actualmente solo han optimizado este gen en una variedad modelo llamada «Kitaake» que no se cultiva ampliamente. También esperan apuntar al mismo gen en el trigo para crear trigo resistente a enfermedades.
«Muchos de estos mutantes que imitan lesiones se han descubierto y se han dejado de lado porque tienen un bajo rendimiento. Esperamos que las personas puedan ver algunos de estos y ver si pueden editarlos para obtener un buen equilibrio entre resistencia y alto rendimiento», dijo Ronald.
Rashmi Jain del Departamento de Patología Vegetal y Centro del Genoma de UC Davis también contribuyó a la investigación, al igual que científicos de BGI-Shenzhen, la Universidad Agrícola de Huazhong, la Academia de Ciencias Agrícolas de Jiangxi, la Universidad A&F del Noroeste y la Academia de Ciencias Agrícolas de Shandong, China; el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y UC Berkeley; la Universidad de Adelaida, Australia; y la Universidad de Burdeos, Francia.
La investigación en el laboratorio de Ronald fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias, los Institutos Nacionales de Salud y el Instituto Conjunto de Bioenergía financiado por el Departamento de Energía de EE. UU.
