Las cizallas genéticas protegen la cebada
Los virus pueden causar importantes pérdidas en las cosechas de cereales. Con la ayuda del cizallamiento del gen Cas9, ahora ha sido posible proteger la cebada de invierno de futuras amenazas.
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La edición del genoma es muy prometedora para mejorar el cultivo y hacer frente a los retos del cambio climático, la resistencia a las enfermedades y una agricultura más sostenible. Un equipo de investigación dirigido por el Instituto IPK Leibniz ha conseguido ahora modificar un gen de la cebada utilizando las tijeras genéticas Cas9 de tal manera que se dispone de nuevas resistencias a importantes virus para la cebada de invierno. Los resultados se han publicado en la prestigiosa revista "Plant Biotechnology Journal".
Además de los hongos y los insectos, los virus también son graves plagas para los cultivos. En el caso de los cereales, los virus que se transmiten a las plantas a través de los microorganismos del suelo son cada vez más importantes. En el caso de la cebada, se trata principalmente del virus del mosaico amarillo de la cebada (BaYMV) y del virus del mosaico suave de la cebada (BaMMV). Ambos se transmiten a las plántulas jóvenes de la cebada de invierno en otoño y pueden causar pérdidas de rendimiento de hasta el 50%.
La mejora de la resistencia desempeña un papel importante en la lucha contra estos patógenos. Aunque casi todas las variedades actuales de cebada de invierno son resistentes a estos virus, algunas cepas de virus ya han sido capaces de superar las resistencias existentes mediante adaptaciones genéticas, por lo que un amplio avance de las defensas naturales es sólo cuestión de tiempo. En vista de lo tedioso de las medidas de cría, es por tanto urgente identificar nuevas fuentes de resistencia y desarrollarlas para la cría mediante procedimientos acelerados.
En busca de esas nuevas resistencias, un equipo de investigación dirigido por el Instituto IPK Leibniz ha examinado el material del banco de genes del Instituto. En 2014 encontraron lo que buscaban en algunas de las antiguas razas autóctonas y parientes silvestres de la cebada cultivada. "Estas investigaciones han demostrado que el gen PDIL5-1, que participa en la formación de estructuras proteicas tridimensionales, también desempeña un papel central en la resistencia de las plantas a estos virus", explica Robert Hoffie, del grupo de trabajo "Biología de la Reproducción Vegetal". Se trata del llamado factor de susceptibilidad de la cebada. Los virus dependientes del huésped utilizan esto para reproducirse en el tejido de la planta. "Un hallazgo crucial para nosotros fue que el material resistente del banco de genes contenía variantes del gen PDIL5-1 que habían perdido su función por mutaciones y que, por tanto, ya no podían ser utilizadas por los virus para su reproducción", afirma el científico del IPK y primer autor de la publicación.
Sin embargo, el cruce de estas variantes genéticas mediadoras de la resistencia en el material de cultivo existente de la cebada de invierno europea es laborioso y requiere mucho tiempo. "Por lo tanto, utilizamos las tijeras del gen Cas9 para eliminar el gen PDIL5-1 en dos variedades de cebada susceptibles mediante mutagénesis dirigida de la misma manera que en las variedades autóctonas resistentes, logrando así el éxito mucho más rápido y sin ningún cambio genético en las variedades de cebada más allá", dice Robert Hoffie. Los resultados fueron más que prometedores. "Las plantas seleccionadas no sólo fueron resistentes a la infección del virus del mosaico de la cebada (BaMMV) en el ensayo en invernadero, sino que no hubo efectos negativos en el crecimiento o el rendimiento".
"El estudio ejemplifica cómo podemos utilizar el material del banco de genes para el cultivo de plantas hoy en día con herramientas biotecnológicas extremadamente eficientes y precisas como las tijeras genéticas Cas9", comenta el Dr. Jochen Kumlehn, director del estudio y jefe del grupo de trabajo "Biología de la Reproducción Vegetal". Al mismo tiempo, los nuevos hallazgos también abren nuevas vías de investigación. Por ejemplo, cabe suponer que la modificación de los genes PDIL también puede conducir a la resistencia a los virus en otras especies vegetales.
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Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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