martes, 7 de febrero de 2017

Arroz resistente al hongo de la piriculariosis mediante la epigenética sin pérdida de rendimiento

Uno de los grandes retos de la agricultura a nivel mundial es conseguir variedades resistentes a las enfermedades que hacen que se pierda cada año entre el 10% y el 20% de la producción mundial de alimentos. Concretamente, el arroz es, junto con el maíz, uno de los dos cultivos más importantes del mundo para la alimentación. La enfermedad más importante del arroz es el hongo Magnaporthe oryzae (llamada piriculariosis, quemazón, el “fallat de l’arròs", el "cucat" o el añublo). Hoy en día, hay gran cantidad de grupos científicos investigando y desarrollando nuevas variedades de arroz resistentes a este hongo, pero el problema que han observado hasta ahora es que las variedades obtenidas tenían rendimientos bajos, por lo que no eran válidas para su cultivo a gran escala. 
Para explicar esto voy a dar como ejemplo un país en guerra. Hasta ahora todo lo que habían conseguido los científicos para luchar contra el enemigo (en este caso el hongo),  es que la planta “desviara recursos” desde la producción a la “defensa”. Es decir, utilizaba los recursos para producir “armas”, en lugar de utilizarlos para crecer y producir frutos. Al igual que en un país en guerra, el rendimiento se desplomaba. Para más información sobre el sistema defensivo de las plantas puedes hacer click aquí.

Pero esto ha cambiado, científicos chinos han publicado en el último número de la revista Science un artículo donde describen cómo han conseguido desarrollar un arroz resistente al hongo sin reducir el rendimiento.  Este logro lo han conseguido gracias al estudio de la epigenética y a la modificación de un locus (conjunto de genes) denominado Pigm.
¿Cómo lo han hecho?
Desde hace más de 50 años se conocía que una variedad indígena china llamada GM-4 es resistente a Piriculariosis, y se ha utilizado tradicionalmente para cruzarla con otras variedades para aportarles la resistencia, aunque provocaba una reducción del rendimiento. Además se sabía que esta resistencia era producida por un locus llamado Pigm.
Descubrieron que en el locus Pigm existen más de 20 genes distintos que producen resistencia a la enfermedad. Entre ellos está el gen PigmR, que aporta a la planta una resistencia de alto espectro (es decir, a gran variedad de subespecies del hongo). Por otra parte, el gen PigmS reduce la expresión de PigmR para eliminar la resistencia producida por éste. Además descubrieron que la expresión de ambos genes estaba regulada epigenéticamente.
Aquí hago un paréntesis para explicar muy brevemente la epigenética. La epigenética se podría definir como todos los factores que afectan a la expresión de los genes, pero que no están regulados por éstos. De forma poco ortodoxa se podría decir que son diferentes tipos de moléculas que hacen que los genes se expresen de forma distinta (o incluso no se expresen). Un ejemplo que aunque es poco preciso puede ser muy visual: cualquiera de nosotros puede tener un gen que nos da grandes posibilidades de desarrollar cáncer de pulmón, pero puede que lo tengamos silenciado toda nuestra vida gracias a la epigenética y que nunca lleguemos a tener cáncer. Pero si aparece un factor que altera esta epigenética, por ejemplo si fumamos, puede que desaparezca esta molécula que tiene silenciado el cáncer, y desarrollemos esta cruel enfermedad.
Volviendo al arroz, resulta que han observado que el gen PigmS incrementa la producción de semillas para compensar la reducción del rendimiento producida por PigmR, por lo que se consigue mantener el rendimiento total de la planta, con una resistencia a la enfermedad.
Lo que hicieron fue, mediante una serie de experimentos, modificar los dos genes PigmR y PigmS para que se combinara la alta resistencia a la enfermedad y la alta producción de granos (y por tanto el rendimiento).
Conclusiones.
En este artículo se demuestra cómo la epigenética puede superar barreras que la genética convencional no ha sabido superar, desarrollando una herramienta con un potencial espectacular para combatir enfermedades en los cultivos.
El artículo completo puede verlo en este link.

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