Transgénesis para la supervivencia de plantas

Un grupo de investigadores de la Facultad de Bioquímica y Farmacia de nuestra Universidad estudia cómo funcionan y cómo se ha desarrollado en las plantas  mecanismos de tolerancia al estrés ambiental y al mismo tiempo  generan  plantas que puedan sobrevivir  a esta situación.

“Nuestro interés en producir plantas que sean resistentes a condiciones ambientales adversas y puedan ser cultivadas en regiones que hoy por hoy no son aptas para la agricultura o tienen rendimientos muy bajos”, sostuvo  Néstor Carrillo, docente de la Facultad y director del proyecto.

El investigador  y el equipo que dirige se interesaron por conocer las respuestas que las  plantas tienen desde el punto de vista  bioquímico.  “Las plantas reconocen la situación en la que se encuentran, pueden detectar diferentes situaciones como ser  la presencia de otras plantas,  luchar por luz, distinguir la época en la del año que  están, todo ello por reacciones químicas”, contó.

Pero sucede a veces que la planta no logra sobreponerse a un determinado estímulo ambiental y surge el estrés. Carrillo explicó este concepto al que definió como dinámico: “Hay estrés cada vez que la capacidad de respuesta de la planta es superada por la condición ambiental adversa, por ejemplo, ante la sequía la planta desarrolla mecanismos para optimizar la captación de agua, cuando estos son superados empieza a sufrir estrés”. La respuesta que la planta tiene es muy compleja, “comienza con la percepción, cómo la planta sensa que las cosas no están bien, que no hay suficiente agua, que la temperatura está baja, y esto desencadena una serie de decisiones bioquímicas hasta la respuesta final,  que puede ser por ejemplo mejorar las bombas de  captación de agua en caso de sequía”.

Las estrategias que se han seguido hasta el momento se basan en fortalecer las respuestas internas de las plantas. Dada la complejidad del sistema, esta es una aproximación que requiere muchos recursos humanos y materiales. Los investigadores  de Rosario optaron por una alternativa diferente, no explorada hasta entonces. Retrocedieron en la evolución para estudiar la respuesta a condiciones ambientales adversas en los organismos a partir de los cuales las plantas se originaron hace cientos de millones de años e identificar los mecanismos de tolerancia presentes en los antepasados de las plantas actuales.

“Las plantas derivan de las algas, microorganismos fotosintéticos que en general son acuáticos, pero que se enfrentan a muchos de estos mismos desafíos ambientales. Lo que hicimos fue empezar por estudiar cómo era la respuesta a condiciones ambientales adversas en estos microorganismos, lo que descubrimos es que tienen respuestas más simples que sus descendientes. Ante una situación de estrés, aquellos componentes de la célula que se destruyen son reemplazados por uno que sea resistente. Es decir que tienen un mecanismo de sustitución gen por gen. Esto ha desaparecido en las plantas y nosotros lo que hicimos fue introducirlos nuevamente y vimos que siguen siendo funcionales”, expresó Carrillo.

El trabajo requirió recursos de ingeniería genética ya que lo que se hizo fue transformar plantas, es decir, “introducir el gen de cualquier microorganismo, de animal, de bacterias, e  introducirlos en el genoma, conjunto de genes de un organismo dado,  de manera tal que pase a ser como un gen de la planta”, resumió el investigador.

Para realizar este estudio  se utilizaron plantas modelo como tomate, tabaco, y la papa ya que no presentan dificultad para trabajar desde el punto de vista técnico, como sí lo presentan los cereales  que son difíciles de transformar y requieren  tecnología más compleja.

 “El procedimiento consiste en introducir el gen de interés en una bacteria que interactúa normalmente con la planta. Luego se toma una pedacito de hoja, tallo, raíz, u otra parte de la planta, se incuba con la bacteria, que hace todo el trabajo de introducir el gen de interés en la célula vegetal, junto con un gen que confiere resistencia a un antibiótico, y que actúa para la selección.  Las células que sobreviven al antibiótico son las que han sido transformadas. Y se empiezan a dividir a partir de esto, cuando se dividen transmiten a su progenie tanto el gen como la resistencia al antibiótico. Al final uno termina con una cantidad de células, lo que se llama un callo, un tumor, de células, todas las cuales llevan lo que se denomina el transgen, es el gen que viene de otro organismo”, detalló acerca de la metodología que utilizan en para realizar la investigación.

“En ese punto, prosiguió explicando,  cuando el callo ha crecido lo suficiente, se le agregan hormonas y las hormonas hacen que a partir de esas pocas células originales transformadas se empiecen a producir los órganos, es decir, en la planta las hojas, las raíces, las flores y a partir de eso se obtiene una planta completa, que se denomina clonal; todas sus células parten de una única célula original que es la célula transformada. La planta resultante es una planta transformada o transgénica. Todas sus células van a llevar una copia de ese gen que se ha introducido”.

Este trabajo de investigación se viene desarrollando en el laboratorio desde hace unos diez años. Si bien el estrés en las plantas es un problema social también lo es desde el punto de vista agronómico ya que “las cosechas tienen su mayor enemigo en la situación ambiental. Los cálculos para los 10 cultivos principales a escala planetaria indican que hasta el 80% del rendimiento máximo que la cosecha podría tener se pierde por un conjunto de situaciones ambientales”, concluyó Carrillo al plantear que esta investigación interesa desde el área de la bioquímica y además es un problema fundamental a tener en cuenta desde una óptica agronómica.