Una startup brasileña crea variedades de caña de azúcar transgénica más resistentes a las plagas

Con el apoyo de la FAPESP, la firma PangeiaBiotech desarrolla variantes genéticamente modificadas de la planta protegidas contra el barrenador del tallo y tolerantes al herbicida glifosato

Por Suzel Tunes *  |  FAPESP Investigación para Innovación – La mayor amenaza al cultivo de la caña de azúcar en Brasil, responsable de pérdidas estimadas en 5.000 millones de reales en cada zafra, es un insecto que constituye una plaga y que mide un poco más de 20 milímetros de largo: la polilla Diatraea saccharalis en su fase larvaria, más conocida como barrenador del tallo de la caña de azúcar. Para combatirla, la empresa PangeiaBiotech, con sede en la ciudad de Campinas, en el estado de São Paulo, utiliza organismos aún menores y herramientas de la ingeniería genética. Esta startup desarrolla variedades de caña de azúcar transgénica que asocian la expresión de dos proteínas bioinsecticidas de la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt) con un gen extraído de otro microorganismo, Agrobacterium sp., que aporta una mayor tolerancia al herbicida glifosato. Los genes de la bacteria Bt se emplean en procesos de transgenia de diversas plantas con la mira puesta en el control biológico de plagas desde hace más de dos décadas.

Esta tecnología, a la que se le dio el nombre de BtRR, se desarrolló con el apoyo del Programa FAPESP de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (PIPE), de la Empresa Brasileña de Investigación e Innovación Industrial (Embrapii) y de la Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa), que lleva adelante pruebas en sus campos experimentales de Brasilia. El próximo paso consistirá en hallar socios comerciales interesados en la licencia de la tecnología. La intención de la startup es sacar la primera variedad al mercado para el cultivo correspondiente a la zafra 2022-2023. “Esperamos tener un 20% del área plantada de Brasil con nuestras cañas transgénicas en 2030”, estima el ingeniero agrónomo Paulo Cezar de Lucca, mentor del proyecto y fundador de la empresa, creada en 2015.

La caña de azúcar transgénica de la startup, hospedada en la Incubadora de Empresas de Base Tecnológica (Incamp) de la Universidad de Campinas (Unicamp), no es la primera existente en Brasil. La pionera fue la variedad CTC20BT, nacida en los laboratorios de la empresa Centro de Tecnologia Canavieira (CTC), un instituto de los productores y las compañías del sector de azúcar y energía con sede en la localidad de Piracicaba, también en el estado de São Paulo. La CTC20BT fue aprobada en el año 2017 por la Comisión Técnica Nacional de Bioseguridad (CTNBio), el ente encargado de analizar los organismos genéticamente modificados (OGM). Al año siguiente, CTC obtuvo la aprobación de su segunda variedad transgénica: CTC9001BT. Estas dos variedades también emplean un gen de la bacteria Bt, cuya finalidad consiste en expresar una proteína del grupo Cry, de acción bioinsecticida. Cuando los insectos que constituyen la plaga las ingieren, las proteínas se unen a receptores situados en sus intestinos provocando daños en el sistema digestivo que resultan fatales.

Las nuevas variedades de PangeiaBiotech dan un paso al frente en la evolución tecnológica de la caña de azúcar al utilizar dos proteínas Cry distintas. “La doble transgenia ya existía en cultivos tales como los del maíz y la soja. Ahora la hemos insertado con la caña de azúcar”, aclara De Lucca. Para el agrónomo Hugo Molinari, investigador de Embrapa Agroenergía y participante en el proyecto, el empleo de dos proteínas con propiedades insecticidas le aporta una mayor durabilidad a esta tecnología, al reducir el riesgo de evolución de la resistencia.

Además de la doble transgenia, las variedades desarrolladas por la startup incorporan el gen cp4-epsps de la Agrobacterium sp., tolerante al herbicida glifosato. Esta bacteria existe naturalmente en el suelo. “La resistencia al glifosato es innovadora en el cultivo de la caña de azúcar. Los agricultores necesitarán aplicar menos defensivos en la producción. No existe en el mercado una caña de azúcar resistente simultáneamente al barrenador del tallo y al herbicida glifosato”, destaca De Lucca.

El investigador explica que actualmente los productores deben combatir las malezas con aplicaciones del herbicida entre las líneas de caña con sumo cuidado, pues este producto puede dañar al cultivo. En este trabajo se utilizan tractores, un operativo lento y caro, sobre todo debido al costo del gasoil. “Si la caña de azúcar fuese resistente al herbicida, los productores podrían fumigar desde el aire y así ahorrar combustible”, dice el fundador de PangeiaBiotech. Y también se haría una economía en defensivos, según Molinari.

Otra innovación en desarrollo en PangeiaBiotech es la producción de una caña de azúcar transgénica que además de la resistencia al barrenador y al glifosato, será resistente al escarabajo Sphenophorus levis, conocido como picudo. “Con la mecanización, la caña pasó a cosecharse cruda –con lo cual se abandonaron las quemas de cañamelares–, lo que aumentó la incidencia de plagas, entre ellas Sphenophorus y chicharritas. Estos insectos se morían cuando se quemaba la plantación, pero ahora se alojan entre la paja y se multiplican”, explica Molinari. Según el investigador, las pérdidas que causa el picudo están estimadas en 2.000 millones reales por año en Brasil, y aún no existe un control químico o biológico de alta eficiencia.

Cuando salgan sus variedades BtRR al mercado, PangeiaBiotech habrá consolidado un cambio en su modelo de negocio. Según De Lucca, el propósito inicial de la empresa consistía en ofrecer servicios de transformación genética de plantas, en el marco del concepto estadounidense de Plant Transformation Facility, que aún no existía en Brasil. “Este proyecto se concretó. Ya estamos atendiendo a alrededor de 25 centros de investigación en Brasil. Nos envían el gen de interés y les devolvemos las plantas modificadas cuatro meses después. De este modo, los investigadores pueden enfocarse en el descubrimiento de nuevos genes y ver las respuestas a sus teorías en poco tiempo”, comenta De Lucca. Además de la caña de azúcar, la startup realiza la transformación genética del tabaco, el tomate y el maíz.

En 2017, de la relación de la empresa con Embrapa Agroenergía, en ese entonces uno de sus clientes, nació el proyecto de la caña con doble transgenia y un cambio en el plan de negocio. “La alianza con Embrapa nos permitió dar un gran salto. Ahora, la idea es producir nuestras propias variedades”, planea De Lucca. El empresario pretende seguir adelante con la prestación de servicios.

Entre sus clientes se encuentran el Centro de Biología Molecular e Ingeniería Genética (CBMEG) de la Unicamp, el Centro de Caña de Azúcar del Instituto Agronómico de Campinas (IAC) y la Red Interuniversitaria para el Desarrollo del Sector de Azúcar y Energía (Ridesa), que congrega a 10 universidades federales de Brasil. Según Monalisa Sampaio Carneiro, docente del Centro de Ciencias Agrarias de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), que integra la red, Ridesa es responsable del desarrollo de más de la mitad de las variedades cultivadas en el país, que se obtienen aplicando técnicas de mejoramiento genético, es decir, mediante el cruzamiento de variedades de plantas. Ahora Ridesa recurre a los servicios de transformación de PangeiaBiotech para la obtención de versiones transgénicas de sus variedades. “Al recibir la planta ya transformada genéticamente en PangeiaBiotech, los investigadores y las empresas que trabajan con el mejoramiento de la caña de azúcar pueden ahorrarse hasta dos años de investigaciones”, afirma la científica.

José Antônio Bressiani, ingeniero agrónomo y director agrícola de la empresa de biotecnología GranBio, también contó con los servicios de PangeiaBiotech para el desarrollo de una variedad de caña energía transgénica, actualmente en pruebas de campo. La caña energía, más rústica y con mayor tenor de fibras, se cultiva para la producción del etanol de segunda generación, obtenido partiendo de la paja y del bagazo de la planta. Las variedades comercializadas se crearon mediante mejoramiento genético. Ahora, la empresa planea lanzar una caña energía transgénica, con resistencia al barrenador y al herbicida; y el proyecto cuenta igualmente con la participación de PangeiaBiotech. En simultáneo, la firma desarrolla otra variedad de caña energía transgénica, con genes de resistencia a la sequía y de aumento de la biomasa, también con el apoyo de la FAPESP. 

Para el ingeniero agrónomo Gonçalo Amarante Guimarães Pereira, del Instituto de Biología (IB) de la Unicamp, startups como PangeiaBiotech pueden desempeñar un papel clave en el desarrollo del sector de azúcar y energía en Brasil, con enfoque en el mercado mundial de biocombustibles. “Las startups son pequeñas y ágiles, y poseen una gran capacidad de innovar”, destaca.

Amarante Guimarães Pereira es el coordinador del Laboratorio de Genómica y Expresión de la Unicamp desde su creación, en 1997, y fue científico jefe de GranBio entre 2012 y 2016. Y afirma que, durante los últimos años, el mejoramiento genético de la caña de azúcar no ha generado los saltos de productividad que se concretaron en otros cultivos, tales como el maíz, la soja y el trigo, tras el desarrollo de variedades transgénicas. “Existe un límite para el mejoramiento genético tradicional”, explica el investigador. “Se tardan alrededor de 10 años para producir una nueva planta, mientras que una nueva variante de un microorganismo capaz de atacarla puede surgir en cuestión de días”. Con la transgenia, afirma Amarante Guimarães Pereira, es posible desarrollar variedades resistentes –por ende, más productivas– a las nuevas enfermedades en menos tiempo en comparación con el trabajo de mejoramiento genético convencional.

Si bien existen centenas de variedades de caña de azúcar creadas de acuerdo con las distintas condiciones de clima y de suelo –de las cuales unas 20 dominan el mercado–, la productividad se ha mantenido más o menos estable durante los últimos años. PangeiaBiotech espera contribuir para modificar este panorama un cuarto de siglo después del surgimiento de las primeras variedades Bt en los cultivos de maíz y algodón estadounidenses.

Existe una explicación comercial y otra científica para ese atraso, a juicio de los investigadores. Molinari, de Embrapa Agroenergía, sostiene que el cultivo de la caña de azúcar, aunque es importante en la matriz energética brasileña, no representa un mercado lo suficientemente grande como para suscitar el interés de las multinacionales para invertir en investigación científica. “El cultivo de la caña de azúcar no es global: se la planta únicamente en los trópicos. Frente al mercado gigante de la soja o el del trigo, resulta pequeño.”

La justificación científica deriva de la propia complejidad del objeto de estudio. “El genoma de la caña de azúcar es mucho más complejo y extenso que el de otras plantas”, destaca el biólogo Michael dos Santos Brito, del Instituto de Ciencia y Tecnología de la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp). No por casualidad, recién a finales de 2019 se concluyó la secuenciación más completa del genoma de la planta: se mapearon 373.869 genes correspondientes al 99,1% de su total.

Esta secuenciación fue el resultado del Programa FAPESP de Investigaciones en Bioenergía (BIOEN), lanzado en 2008 para estimular la producción de bioenergía en Brasil. Y es también en el ámbito del BIOEN donde Dos Santos Brito desarrolla un proyecto con miras a identificar y caracterizar nuevos promotores de la caña de azúcar, secuencias de ADN encargadas de regular la expresión del gen. Con este proyecto, el investigador pretende crear un banco de datos que pueda ser útil en investigaciones posteriores. “La caña de azúcar no es una planta sencilla: son necesarios muchos recursos para investigarla. Necesitamos aprovechar el know-how que hemos desarrollado hasta ahora y que nos ubica a la delantera en todo el mundo”, afirma.

* Revista Pesquisa FAPESP