Plantas resistentes a virus

Continuamos acogiendo encantados colaboraciones en espaciociencia.com relacionadas con la biología y la genética. ¡Qué duren mucho tiempo! El Dr. Jorge Poveda Arias nos envía una nueva colaboración con Borja Rodríguez-Tembleco López, alumno de 4º curso de Grado en Biología por la Universidad de Salamanca (Asignatura: Introducción a la Biotecnología Vegetal). Desde el comienzo de la […]

Continuamos acogiendo encantados colaboraciones en espaciociencia.com relacionadas con la biología y la genética. ¡Qué duren mucho tiempo! El Dr. Jorge Poveda Arias nos envía una nueva colaboración con Borja Rodríguez-Tembleco López, alumno de 4º curso de Grado en Biología por la Universidad de Salamanca (Asignatura: Introducción a la Biotecnología Vegetal).

Desde el comienzo de la agricultura (≈ 7.000 a.C.), el ser humano ha modificado genéticamente muchas de las especies de plantas que conocemos actualmente. Los seres humanos siempre hemos buscado la mayor producción al mínimo coste posible, y esto se ha conseguido en la agricultura seleccionando aquellas plantas que otorgaban una mayor cosecha y cruzándolas entre ellas, obteniendo así una cierta cantidad de semillas modificadas genéticamente que originarán un cultivo con una producción máxima.

La búsqueda de esta mayor producción requiere controlar ciertos factores externos al ciclo de crecimiento de la planta, tales como los factores ambientales, la arquitectura de la planta, el control de plagas, el manejo de enfermedades… Todo esto se tenía en cuenta a la hora de seleccionar el mejor candidato posible para la próxima cosecha. Pero había otros muchos caracteres que no se tenían en cuenta y se perdieron en el transcurso de las generaciones.

Actualmente, el campo de la agrobiotecnología trabaja en recuperar estos caracteres perdidos y en la mejora genética de las especies vegetales actuales, aunque con una serie de obstáculos. Las plantas transgénicas no tienen el impacto idóneo en la actualidad, y su comercialización y distribución suele acarrear ciertos problemas éticos y económicos.

Plantas resistentes. Inhibición

Uno de los principales campos de investigación es la creación de plantas con genes de resistencias a ciertos microorganismos patógenos (bacterias, virus). Los virus son unos seres acelulares que constan de una cubierta proteica (cápsida) y material genético. En especial los virus que infectan a las plantas tienen un RNA de cadena sencilla positiva (RNAss+), aunque hay otros que tienen DNA de doble o simple cadena. Las plantas tienen ciertas barreras naturales ante las infecciones víricas, como la ruta del ácido salicílico (principal componente de la aspirina) y las paredes celulares, pero en ocasiones puede fallar, por ello la inhibición de la transcripción del virus en la célula vegetal sería un mecanismo accesorio para evitar la infección.

Para realizar esta inhibición, hay que introducir los genes de fabricación de la cápsida vírica en cualquier explanto vegetal con totipotencia, es decir, cualquier parte de la planta que tenga capacidad de regenerar una planta entera. Actualmente, son dos las técnicas utilizadas principalmente para la modificación genética vegetal: mediante infección con una bacteria presente en los suelos (Agrobacterium tumefaciens) o mediante técnicas de biolística.

En ambos casos, el/los gen/es de interés se deben introducir en un vector para que sea accesible a la célula vegetal, generalmente se utilizan los plásmidos (una molécula de DNA extra-cromosomal propio de bacterias). En este plásmido hay que introducir varias secuencias de DNA adicionales: un promotor y un gen de resistencia a algún antibiótico (normalmente es la kanamicina). El promotor es un elemento presente en el DNA que permite la transcripción de un gen por lo que son específicos para cada gen, son de varios tipos: constitutivos, inducibles…

El otro gen adicional que hay que añadir sirve para identificar las plantas que han sido transformadas genéticamente. Para ello se realiza un cultivo in vitro en un medio rico en el antibiótico y las plantas que logren crecer serán las transformadas.

Resultados actuales

En los últimos años se han obtenido una gran variedad de plantas resistentes a virus. Los principales estudios se han basado en plantas de tabaco (Nicotiana tabacum) que son infectadas por el virus mosaico de tabaco (TMV), en plantas de la familia de las Solanáceas como la patata (Solanum tuberosum) infectadas por dos tipos de virus: el virus de la patata X y el virus de la patata Y (PVX y PVY, respectivamente) o el pimiento (Capsicum annum) infectado por TMV, PVY, virus del grabado del tabaco (TEV) y el virus del moteado de las venas del pimiento (PVMV); y en plantas de la familia de las Caricáceas, como la papaya (Carica papaya) infectado por el virus de la mancha anular de la papaya (PRSV).

Los virus son los segundos patógenos que causan mayor impacto socio-económico en las cosechas. Son un factor limitante para la producción de la mayoría de las cosechas debido a su alta capacidad infectiva. Mediante la creación de plantas transgénicas resistentes a infecciones víricas se garantiza una producción eficiente y segura.

Podemos llegar a imaginar que al modificar genéticamente una planta mediante el uso de microorganismos pueda tener consecuencias perjudiciales para nosotros. Es cierto que las células vegetales incorporan en su material genético un material genético foráneo, pero para nada puede afectarnos al ser ingerido en nuestra dieta habitual. Tenemos mecanismos de digestión que degradan en gran medida los ácidos nucleicos que se introducen en nuestra alimentación, por lo que no podría afectarnos de ningún modo.

En definitiva, la biotecnología vegetal ha avanzado a pasos de gigantes en las últimas décadas, y pronto podrá brindarnos gran parte de sus productos que mejorarán no solo la producción, sino en definitiva también influyen en nuestra calidad de vida. La entrada de las plantas transgénicas en el mercado es un hecho cada vez más cercano y deberíamos cambiar nuestro punto de vista hacia ellas.

Hemos visto que son modificadas mediante el uso de genoma de patógenos que podrían ser perjudiciales para nosotros, pero, ¿a qué debemos tenerle miedo? Las plantas transgénicas no es un arma que se ha inventado algún científico loco para acabar con todos los seres humanos débiles, las verdaderas armas se encuentran en ciertos alimentos como ingrediente sintético.

La adquisición de resistencias a patógenos confiere a las especies vegetales la garantía de supervivencia ante diferentes enfermedades, así como la perdurabilidad de las generaciones.

“La ciencia está hecha de errores, pero de errores útiles de cometer, pues poco a poco conducen a la verdad.” – Julio Verne

REFERENCIAS:

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  • Gómez, J. J. L. M. (2007). Transmisión natural por pulgones de potyvirus: ensayos de interferencia aplicados al control de virosis (Doctoral dissertation, Universidad Complutense de Madrid).
  • Jean‐Michel Hily, Sandrine Demanèche, Nils Poulicard, Mélanie Tannières, Samia Djennane, Monique Beuve, Emmanuelle Vigne, Gérard Demangeat, Véronique Komar, Claude Gertz, Aurélie Marmonier, Caroline Hemmer, Sophie Vigneron, Armelle Marais, Thierry Candresse, Pascal Simonet and Olivier Lemaire, Metagenomic‐based impact study of transgenic grapevine rootstock on its associated virome and soil bacteriome, Plant Biotechnology Journal16, 1, (208-220), (2017).
  • Martínez, M., Cabrera, J. L., & Herrera, L. (2004). Las plantas transgénicas: una visión integral. e-Gnosis, (2). 
  • Rodríguez, Y., Depestre, T., & Gómez, O. (2007). Obtención de líneas de pimiento (Capsicum annuum) progenituras de híbridos F1, resistentes a enfermedades virales, a partir del estudio de cuatro sub-poblaciones. Ciencia e investigación agraria34(3), 237-242.
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  • Vargas, M. (2005). Análisis de nuevas estrategias basadas en silenciamiento génico para el control de enfermedades virales en plantas (Doctoral dissertation, Universidad Politécnica de Madrid).

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