Identifican genes quizá responsables de la resistencia de la cañamiel a las plagas, al frío o a la sequía

Fue en el marco de un estudio realizado en la Universidad de Campinas, en Brasil, que servirá de base para la realización de investigaciones futuras. De confirmarse cuáles son los mejores candidatos genéticos, se abrirán posibilidades de aplicaciones biotecnológicas mediante la inserción de los mismos en plantas de interés comercial y el desarrollo de variedades resilientes a la presión ambiental

Por Ricardo Muniz  |  Agência FAPESP – Una investigación realizada en la Universidad de Campinas (Unicamp), en Brasil, identificó “genes huérfanos” –exclusivos de un determinado grupo de organismos– en una especie de caña de azúcar denominada Saccharum spontaneum, conocida por su tolerancia a los estreses bióticos, tales como los ataques de plagas y las enfermedades causadas por insectos, nematodos, hongos y bacterias, y abióticos, tales como el frío, el déficit hídrico, la alta salinidad y la deficiencia nutricional del suelo.

El artículo referente, publicado en la revista Frontiers in Plant Science, partió del supuesto de que algunos de esos genes de esta especie podrían tener un papel significativo frente a los estreses.

Todo ser vivo posee genes muy parecidos a los presentes en genomas de otros organismos. Las plantas, por ejemplo, comparten semejanzas en genes implicados en el proceso de la fotosíntesis. Por otra parte, un organismo también posee genes que no son parecidos a los existentes en otras especies. Este es el caso de las aves, que tienen algunos genes sin niveles de similitud con cualesquiera otros existentes en el genoma de los mamíferos. Investigaciones recientes han puesto en evidencia que incluso organismos de especies muy cercanas (del mismo género) pueden poseer genes que no comparten.

La caña de azúcar despertó el interés del grupo debido a algunas características peculiares. Una de ellas residiría en los eventos de duplicación del genoma que sucedieron en el pasado y que resultaron en varias copias de un mismo gen. Existen evidencias científicas de que los genes huérfanos pueden surgir a partir de la copia de un gen preexistente. En el transcurso del tiempo, la secuencia de esa copia se modifica como resultado de mutaciones a punto tal de no mantener casi ninguna semejanza con el gen que la originó.

También sería posible que los genes huérfanos, también denominados taxonómicamente restringidos (taxonomically restricted genes), hayan surgido a partir de la reorganización de áreas del genoma que no codifican genes, un fenómeno muy común en organismos con genomas complejos, tal como es el caso de la caña de azúcar.

“En el artículo identificamos genes del genoma de la caña de azúcar que no poseen similitud con ninguno hallado en otros organismos. Creemos que puedan ser responsables de características o patrones fisiológicos específicos de la especie”, dice Cláudio Benício Cardoso-Silva, quien desarrolló el proyecto durante su posdoctorado en el Centro de Biología Molecular e Ingeniería Genética (CBMEG) de la Unicamp, con el apoyo de la FAPESP. 

“Un hecho relevante que verificamos indica que algunos genes aumentaron o disminuyeron sus niveles de expresión en plantas de caña de azúcar como respuesta a diversos tipos de estreses abióticos, principalmente al frío”, explica Cardoso-Silva. “Esto puede ser una señal indicativa de que están siendo regulados como consecuencia de esos estreses”, añade el científico, quien en su trabajo contó con la supervisión de Anete Pereira de Souza, profesora titular del Departamento de Biología Vegetal del Instituto de Biología de la Unicamp.

Con los resultados que se informan en el artículo aún no es posible afirmar que los genes huérfanos identificados vuelven a la especie más tolerante a los estreses. “Pero el hecho de que estén siendo regulados en condiciones de estrés nos advierte sobre la posibilidad de que tengan un papel importante en esos procesos”, dice el investigador.

El próximo paso consistirá en verificar de qué manera se comportan estos genes en términos de expresión en experimentos con plantas sometidas a diversos estreses y compararlos con los de plantas no sometidas a estreses. Con la confirmación de los mejores genes candidatos, se abrirá la posibilidad de su aplicación biotecnológica, con su inserción en plantas de interés comercial. Esto permitirá en el futuro el desarrollo de variedades de caña de azúcar más tolerantes a diversos tipos de presiones ambientales.

“Pusimos un foco sobre esa posibilidad para quienes deseen hacer suyos los datos del artículo y darle proseguimiento a la investigación, o que trabajen con transformación o edición génica, que es otra área de estudio, y que puedan seleccionar uno o dos genes como candidatos y realicen las validaciones”, dice Cardoso-Silva, quien sigue trabajando con genómica en la Universidad Estadual del Norte Fluminense (UENF). “Mi actual investigación se enfoca en un contexto evolutivo: el estudio de la expansión de familias génicas.”

El investigador pasó un año en la University of British Columbia, en Vancouver, Canadá, con una beca de la FAPESP. “Hoy en día contamos con la CRISPR [una técnica de edición genética], y este trabajo les aporta a quienes trabajan con biotecnología la selección de genes específicos referentes a la tolerancia al déficit hídrico, a la alta salinidad, al frío o al calor excesivo, en un momento en que se busca una mayor resiliencia de las plantas cultivadas, con menos insumos”, comenta Pereira de Souza.

Puede leerse el artículo intitulado Taxonomically Restricted Genes Are Associated With Responses to Biotic and Abiotic Stresses in Sugarcane (Saccharum spp.) en el siguiente enlace: www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.923069/full.