Colombia a un paso más cerca de desarrollar maíz tolerante a sequía y herbicida

Investigadores del Grupo de Ingeniería Genética de Plantas, del Departamento de Biología & Instituto de Genética, de la Universidad Nacional de Colombia, han desarrollado un trabajo sobre el diseño de casetes de expresión que confieran características específicas y logren un maíz tolerante a la sequía y al glufosinato (Zea mays).

maiz

El cambio climático es un fenómeno global que ha causado pérdidas económicas en la agricultura. El Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (Change, 2001) plantea que las zonas agrícolas de mayor riesgo a causa del cambio climático son las sub-tropicales y tropicales. El estrés por sequía en plantas, se define como una situación ambiental, en la cual el recurso hídrico es escaso, por lo que la tasa de transpiración excede la toma de agua, llevando a la reducción del potencial hídrico y de la turgencia de la planta e interfiriendo con las funciones normales de la planta.

El cultivo de maíz (Zea mays) es muy sensible al estrés por déficit de hídrico, especialmente en las etapas de polinización y desarrollo. La sequía en estas etapas del cultivo tiene un efecto multiplicador sobre el rendimiento, al reducir la formación de reservas causada por dificultades en la polinización o por la detención del crecimiento de óvulos fertilizados. Cuando el maíz florece bajo sequía, se presenta un retraso en la floración femenina o en la emisión de estigmas y un incremento en el periodo entre la floración masculina y femenina, dando lugar al intervalo de antesis y emisión de estigmas. Para el año 2012, en gran parte del medio oeste de los Estados Unidos, la sequía fue responsable de la reducción de un 15 % en la producción y un 21 % en el rendimiento nacional de maíz, en comparación con los niveles medios de los años 2009 al 2011.

La ingeniería genética, que permite la introducción de genes específicos, restringiendo la transferencia de genes no deseados del organismo donador, hace posible que un mismo organismo cuente con diferentes características deseadas a través de la piramidación de genes.

El diseño de genes in silico es una estrategia eficiente para desarrollar casetes de expresión funcionales, que puede ser más económica que la clonación de genes en el laboratorio, ya que requiere menos tiempo y reactivos, debido a que no se precisa aislar genes y regiones regulatorias, ni el uso de vectores intermediarios, ni de enzimas de restricción y de modificación. Actualmente, los costos en la contratación de síntesis de genes han disminuido notablemente, dependen de la longitud del casete de expresión y pueden incluir su introducción en el vector de transformación. Otra de las ventajas del diseño de genes in silico es la disponibilidad de herramientas en línea, incluso gratuitas, que permiten identificar el ORF del gen, optimizar su uso codónico, traducirlo y compararlo con otras secuencias de bases de datos de genes y proteínas, que minimiza las posibilidades de error en la transcripción y traducción in vivo. Una de los aspectos clave del diseño in silico de genes, es la posibilidad de modificar el uso codónico para favorecer la expresión de genes foráneos en una especie determinada

Para este trabajo, realizado en la Universidad Nacional de Colombia, fueron seleccionados tres genes denominados TaDREB3 AP2 (Lopato et al., 2006; Morran et al., 2011), AtZAT10 (Meissner y Michael,1997; Mittler et al., 2006) y CspB (Willimsky et al., 1992; Castiglioni et al., 2008), que pueden conferir tolerancia a sequía, así como el gene bar que confiere tolerancia al herbicida glufosinato de amonio. Las secuencias fueron capturadas a partir de información contenida en artículos científicos, bases de datos y patentes. El diseño se realizó utilizando software libre. Los resultados de este estudio indican que el diseño in silico de los casetes de expresión es eficiente ya que se identificaron plantas transgénicas mediante PCR y se demostró que los transgenes correspondientes a CspB, TaDREB3, AtZAT10 ybar se están expresando.

La presencia de plántulas resistentes a PPT es una evidencia indirecta de la expresión del gen bar. Los ensayos fenotípicos no muestran resultados contundentes respecto a la tolerancia a sequía al comparar las plantas transformadas con las plantas control en medio de cultivo con PEG 10 %, sin embargo, se debe tener en cuenta que esto puede estar relacionado con que modificación del uso codónico fue diseñada para maíz, por lo que la expresión en N. benthamiana puede ser menor.

Vía: www.agrobio.org