Un grupo de científicos de la Universidad de Chicago, la Universidad de Pekín y la Universidad de Guizhou lograron incrementar los rendimientos de los cultivos de arroz y papa, así como su tolerancia a la sequía, mediante la manipulación del ARN.
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| Créditos: Pixabay. |
Pruebas prometedoras
En los primeros ensayos de campo, cuyos resultados fueron publicados en Nature Biotechnology, la adición de un gen que codifica una proteína llamada FTO en las plantas de arroz y papa aumentó sus rendimientos en un 50%. Las plantas presentaron un crecimiento superior, produjeron sistemas de raíces más fuertes y pudieron tolerar mejor el estrés hidrico. Los análisis en campo también mostraron que las plantas habían incrementado su tasa de fotosíntesis.
La investigación demostró que la presencia de FTO estimula la proliferación de células del meristemo de la raíz y la formación de brotes de macollo y promueve la eficiencia fotosintética y la tolerancia a la sequía, pero no tiene ningún efecto sobre el tamaño de las células maduras, la proliferación de las células del meristemo del brote, el diámetro de la raíz y la altura de la planta.
Comprendiendo el ARN y la FTO
Anteriormente se creía que la molécula de ARN lee el ADN y luego produce proteínas para realizar tareas. Pero recientes descubrimientos demostraron que el ARN no se limita a leer el plano del ADN y ejecutarlo a ciegas, sino que la propia célula también puede regular qué partes del plano se expresan y lo hace colocando marcadores químicos en el ARN para modular qué proteínas se producen y en qué proporción. Equipos de científicos en todo el mundo han estado trabajando en mejorar nuestra comprensión de este proceso y cómo afecta a los animales, las plantas y diferentes enfermedades humanas.
La proteína FTO es la primera proteína conocida que borra las marcas químicas en el ARN. Los científicos sabían que funcionaba en el ARN para afectar el crecimiento celular en humanos y otros animales, pero luego intentaron insertar el gen en las plantas de arroz y luego observaron con asombro cómo las plantas incrementaban su producción.
Las plantas de arroz produjeron tres veces más arroz en condiciones controladas de laboratorio y en las pruebas de campo las plantas crecieron un 50% más de masa y produjeron un 50% más de arroz. Los científicos buscaron repitir los ensayos con plantas de papa, que forman parte de una familia completamente diferente y obtuvieron resultados muy similares.
Los científicos piensan que la FTO regula un proceso conocido como m6A, que es una modificación clave del ARN. De esta manera, la FTO funciona borrando el ARN de m6A para minimizar algunas de las señales bioquímicas que les indican a las plantas que disminuyan o reduzcan el crecimiento. En los ensayos, las plantas modificadas produjeron significativamente más ARN que las plantas de control.
Próximos pasos
El proceso desarrollado en el estudio implica el uso de un gen FTO animal en una planta. Pero una vez que los científicos comprendan con mayor profundidad este mecanismo de crecimiento, buscarán formas alternativas de obtener el mismo efecto. De acuerdo con el profesor Chuan He de la Universidad de Chicago y coautor del estudio:
Parece que las plantas ya tienen esta capa de regulación, y todo lo que hicimos fue aprovecharla... Así que el siguiente paso sería descubrir cómo hacerlo utilizando la genética existente de la planta
Los científicos que participaron en la investigación tienen esperanzas sobre el potencial de este avance para la agricultura, especialmente para la mitigación y adaptación al cambio climático, entre otros desafíos que enfrentan los sistemas de cultivos en todo el mundo.
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