Investigadores de la Universidad de Costa Rica (UCR) desarrollan una variedad de arroz que podría tolerar dos efectos del cambio climático que afectan en este momento al sector arrocero: las sequías y salinidad del suelo. La variación se realiza a través de la edición de genomas, un método en el que se modifican los genes de la planta de manera precisa.
La técnica de edición de genomas consiste en hacer cambios directos en los genes del ADN del arroz para darle a la planta las características de resistencia a los efectos del cambio climático que afectan en la actualidad a los cultivos agrícolas.
El fenotipo de un organismo, es decir sus características físicas, se manifiesta por la información que está almacenada en los genes de la molécula de ADN. Esta información puede modificarse, porque un gen son secuencias de cuatro letras o nucleótidos, adenina, timina, citosina y guanina. El sistema de edición de genomas permite corregir esta información de manera precisa.
De acuerdo con Andrés Gatica, el sistema de edición que utilizan en la UCR es el Crispr-Cas 9 (Repeticiones palindrómicas cortas intercaladas regularmente, por sus siglas en inglés). Para hacer la modificación se utiliza una molécula guía, que se conoce como un ARN guía. Esta es complementaria a la secuencia que se quiere cambiar en el ADN.
En caso de que se quiera cambiar una letra (nucleótido) por otra para mejorar las características del organismo, el ARN guía se coloca en el espacio en el que se quiere introducir la nueva letra para que esta se incorpore al ADN. Esta unión se da por complementariedad, porque el ARN se complementa con el ADN.
“Lo interesante y nuevo aquí es que las mutaciones son positivas para mejoramiento de plantas. Necesitamos que las plantas sean diferentes para buscar nuevas características que puedan servir para que resistan enfermedades y condiciones climáticas adversas”, comentó Griselda Arrieta Espinoza.
“Somos un grupo pionero que está trabajando con plantas. En bacterias hay otros grupos que ya lo han hecho y han obtenido resultados positivos. Entonces, nosotros empezamos desde la conceptualización de cuál es el gen que vamos a atacar y queremos modificar para provocar un cambio en el fenotipo de la planta”, explicó Gatica.
Los investigadores escogieron el gen de la trehalasa, una enzima que degrada el azúcar (trehalosa). Al modificar la enzima, esta ya no va a ser funcional y no va a descomponer el azúcar. La acumulación de esta azúcar hace que la planta se vuelva tolerante a condiciones como la sequía y salinidad.
Pioneros
El proyecto es una iniciativa del Centro de Investigación en Biología Celular y Molecular (Cibcm), cuenta con el financiamiento del Espacio de Estudios Avanzados de la UCR (Ucrea) y lo lidera Griselda Arrieta Espinoza y Andrés Gatica Arias.
El objetivo principal es abordar un problema complejo como la sequía y salinidad en el suelo desde varias disciplinas, por ello cuenta con la participación de la Escuela de Biología, la de Estadística y Filosofía; el Centro de Investigación en Comunicación (Cicom), de la Escuela de Ciencias de la Comunicación Colectiva (ECCC); el Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR) y el Centro de Investigación en Estudios de la Mujer (CIEM).
También, colabora con asesoramiento en las metodologías utilizadas en el proyecto, el Instituto Fraunhofer, de Alemania y el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), de México. El proyecto busca comprobar, a nivel de laboratorio, si efectivamente la modificación de la enzima le da a la planta de arroz la resistencia a la salinidad y sequía.
De forma paralela, las demás entidades involucradas investigan sobre qué piensan o saben los y las costarricenses de esta nueva tecnología, la regulación y legislación de dichas innovaciones a nivel nacional y la influencia de los medios de comunicación masiva en las personas al abordar temas de este tipo.
Estudio previo
El Cibcm desarrolló, en los años noventa, una variedad de arroz resistente a un herbicida y al virus de la hoja blanca. La modificación se hizo a través de la transgénesis, un método que consiste en tomar el gen de un organismo e introducirlo en otro.
“Hay gente que está a favor de la utilización de la tecnología y de productos genéticamente modificados utilizando ingeniería genética y hay otra que no. Entonces, se llegó muy lejos porque tuvimos muchísimos datos, pero no se logró comercializar como tal la variedad por una cuestión de aceptación del público”, aseguró Arrieta Espinoza.
“Esperaríamos que aunque es muy novedoso (el proyecto actual) las personas, al entender de qué se trata, puedan aceptar la eventual comercialización de un arroz que sea tolerante a condiciones de poca disponibilidad de agua, o suelos que están un poco salinos”, añadió la investigadora.
Sobre el proyecto
El proyecto tiene una duración de dos años, en ese período se lleva a cabo la primera etapa que consiste en generar la variación y los demás estudios que están realizando los otros entes involucrados.
“Esta primera parte es para poder identificar si entonces tenemos que educar a la gente, cómo lo vamos a hacer, a través del periódico, televisión, foros… porque es algo muy novedoso y lo que queremos es asegurarnos que eventualmente llegue al mercado”, comentó Arrieta Espinoza.
En la investigación colaboran estudiantes de la UCR. Entre ellos, Randall Rojas Vázquez, estudiante de maestría del Posgrado en Ciencias Agrícolas y Recursos Naturales (Ppcarn); Emanuel García Jiménez, estudiante de la Licenciatura en Comunicación Estratégica y Matías Romero, biólogo molecular argentino que actualmente cursa su posdoctorado.
Según Andrés Gatica, el estudiante Randall Rojas Vázquez diseñó los ARN guías, los introdujo en la planta y en este momento ya tienen material bajo condiciones in vitro, es decir, en condiciones de laboratorio.
“Ya tenemos las primeras plantas de los primeros experimentos. El paso siguiente es evaluar si efectivamente en esas plantas ocurrió el cambio que nosotros estamos buscando”, añadió el biólogo investigador.
El Cibcm tiene 41 años de existencia y cuenta con seis áreas de investigación: biología de plantas, caracterización y control de enfermedades; plagas y vectores; genética humana, microbiología ambiental y prospección génica. Está conformado por científicos de diversas unidades académicas que se dedican al estudio de la biología molecular en sistemas de interés humano, la promoción del desarrollo tecnológico, la docencia y la prestación de servicios.
