Árbores de ADN máis resistente: a edición xenética forestal chega a Galicia

Un equipo do CSIC logra por primeira vez, mediante a tecnoloxía CRISPR/Cas9, un uso exitoso da biotecnoloxía nos castiñeiros

O castiñeiro e a aciñeira son dúas das principais especies nos sistemas agroforestais da Península Ibérica como son, respectivamente, as devesas e os soutos. Porén, nos últimos anos téñense visto profundamente afectados polas consecuencias do cambio climático, como son as altas temperaturas ou os longos períodos de seca e posterior humidade, que os fan máis vulnerábeis a diferentes patóxenos. É por isto que a súa propagación, mellora e conservación preocupan e centran varias liñas de traballo de expertos e profesionais.

Entre eles, os científicos do Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), que desenvolve en Galicia desde fai máis de catro décadas de investigacións no eido da biotecnoloxía forestal, e que veñen de obter importantes avances neste campo para ambas as dúas especies. Lideradas polo grupo Biotecnoloxía e Mellora Forestal, do Instituto de Investigaciones Agrobiológicas de Galicia (IIAG), as investigacións desenvolvéronse no marco dunha colaboración coa Universidade de Turín e da tese doutoral realizada por María Teresa Martínez Santiago, baixo a dirección de Ana María Vieitez e Elena Corredoira. Como sinala esta última, “a idea é buscar xenotipos tolerantes de ambas especies. No caso do castiñeiro, mediante a edición xenética. E, no caso da aciñeira, clonando xenotipos que resistiron a focos de seca, aplicando o cultivo in vitro“.

Publicidade

Un problema do século pasado

No que respecta ao castiñeiro, o grupo leva máis de 40 anos traballando para atopar solucións coas que atallar dúas das principais enfermidades que fan minguar as poboacións desta árbore caducifolia: a tinta, unha enfermidade producida polo fungo Phytophthora cinnamomi que remata apodrentando o exemplar afectado, e o chancro, causado pola penetración do Cryphonectria parasitica en feridas abertas. “No IIAG empezaron traballando nos famosos híbridos que obtivera Cruz Gallástegui, que eran unha mistura das especies da Castanea sativa europea e da dos castaños asiáticos, para obter híbridos que tivesen resistencia a esas duas enfermidades. Obvtiéranos, pero logo non eran capaces de propagalos, porque o castiñeiro é unha especie que enraíza moi mal. De aí naceu o traballar no cultivo in vitro do castiñeiro, para propagar eses híbridos que eran resistentes á tinta sobre todo”, explica Corredoira.

Porén, e a raíz dos cambios ambientais, incluso estes híbridos vense agora novamente afectados pola enfermidade. De aí que nos últimos anos cobrase moita importancia o volver traballar no castiñeiro, na busca de xenotipos tolerantes a estas dúas enfermidades mediante técnicas de enxeñería xenética. A primeira empregada sería a transformación xenética convencional, para lograr a sobre-expresión de proteínas que puidesen conferir resistencia aos patóxenos. Con todo, esta técnica previa presentaba certas limitacións, xa que, como relata a científica, “non se podía dirixir nada”. “Eramos quen de introducir o xene, pero este insertábase onde coincidía. E repetíalo cinco veces e non tiña por que suceder no mesmo sitio. Ou, ás veces, o que querías facer se silenciaba, porque se insertaban tantas copìas que facían como un efecto negativo”.

Unha técnica novidosa

Porén, agora o proceso é moito máis sinxelo, grazas á tecnoloxía CRISPR/Cas9. Unha tecnoloxía de edición xenética que representa unha verdadeira revolución en todas as áreas da biotecnoloxía, posto que permite “cortar” moléculas de ADN de forma precisa e, en consecuencia, modificar ou reparar secuencias de xenes mediante a eliminación o inserción de novo ADN: “Esta nova ferramenta é dirixida. Vai exactamente ao xene que ti queres editar, recoñéceo, e é capaz de modificar correctamente determinadas bases do xene. E un pode dirixir todo o proceso”, sinala a científica. Trátase así dunha técnica simple, altamente flexíbel e eficiente, que permite unha manipulación rápida e máis económica de xenomas vexetais e facilitan o estudo de como funcionan xenes que antes era moito máis complexos e custosos de abordar en experimentos.

Morfoloxía albina de embrións somáticos de castiñeiros editados xeneticamente.
Morfoloxía albina de embrións somáticos de castiñeiros editados xeneticamente.

Con todo, até o momento, lográrase só con éxito en moitas especies herbáceas, como o tabaco, o arroz ou o tomate. No que respecta ás forestais, só se alcanzara no álamo. “A limitación que ten a ferramenta é que, ao igual que a transformación xenética, é imprescindíbel dispor dun sistema de rexeneración que che permita, unha vez editada a célula, que a partir dela se forme unha planta. E esa limitación das especies forestais, que unicamente o álamo é unha das especies nas que a rexeneración no cultivo in vitro está moi ben desenvolta e fundiona perfectamente. Pero no caso doutras especies forestais, os sistemas de rexeneración aínda non son moi eficaces”.

Os resultados

“Como en forestais non había aínda moita experiencia, nos queriamos probar que esta ferramenta tamén se podía empregar nunha especie tan complexa como é o castiñeiro”, relata Corredoira. De cara a poder levar a cabo unha avaliación da eficacia da nova ferramenta en embrións somáticos de castiñeiro, os investigadores editaron o xene da fitoeno desaturasa. Un enzima que xoga un papel clave na ruta dos carotenoides. Grazas á tecnica CRISPR/Cas9, o silenciamiento deste xene permitiulles xerar embrións somáticos e plantas con fenotipo albino: “Iso veunos a dicir que o procedemento que estabamos a empregar era axeitado”.

Un logro que xa é o punto de partida para a edición dos seus xenes, a fin de conferirlle resistencia á árbore. “Isto foi posible grazas aos logros alcanzados previamente polo grupo no desenvolvemento de sistemas de rexeneración in vitro desta especie, onde fomos pioneiros. Agora, este traballo constitúe o primeiro paso para abordar a edición xenética de xenes implicados na resistencia ás enfermidades que afectan o castiñeiro”, explica Teresa Martínez, do CSIC.

A diminución das devesas

Amáis de ser a árbore máis representativa da Peñínsula Ibérica, por ocupar a maior superficie forestal, a aciñeira é motor económico de Extremadura e Andalucía. Porén, nas últimas décadas obsérvase unha notoria redución duns espazos forestais que xogan un papel moi importante nos ecosistemas das rexións e nos seus ciclos ecolóxicos. Un fenómeno debido, sobre todo, a episodios de mortaldade causados polo coñecido como ‘síndrome da seca’. A enfermidade é de tal gravidade que ten involucradas a todas as administracións públicas, así como ás empresas que producen produtos derivados das landras e das devesas.

Perante esta situación, o grupo do CSIC tamén traballa no uso de técnicas biotecnolóxicas para a mellora e conservación destas poboacións forestais. Porque, segundo explica Martínez, “as medidas de control químico e de manexo adoptadas até o de agora para combatir esta enfermidade tiveron un éxito limitado, polo que cada vez está cobrando máis forza a idea de reforestar as zonas afectadas con xenotipos de aciñeira resistentes ao patóxeno que causa a praga”.

Os programas de mellora xenética de especies leñosas, como a aciñeira, requiren polo momento, longos períodos para completar un ciclo. Polo tanto, é fundamental incrementar o coñecemento para desenvolver programas que se centren na propagación vexetativa de xenotipos identificados pola súa tolerancia á enfermidade mediante técnicas de micropropagación. Non obstante, nos laboratorios do IIAG xa foi posíbel o establecemento in vitro, mediante a proliferación de xemas axilares, de xenotipos de aciñeiras adultas e novas seleccionadas. Unha vez establecidos, illáronse follas e ápices de brotes como explantos iniciais para a inducción de embrioxénese somática. “Logramos así, por primeira vez, o establecemento, proliferación e enraizamento in vitro de gromos axilares de aciñeira e a indución de embrións somáticos a partir de follas e ápices, obtendo en ambos casos plantas viables da especie”, engade a investigadora.

Resultados só de laboratorio

“Polo momento só estamos investigando xenes que poden estar implicados e que poden conferir resistencia a esas enfermidades, para coñecer como é un pouco o proceso. Pero todo isto queda un pouco no laboratorio“, conta Corredoira. Porque, en materia de transformación ou edición xenética, os condicionamentos que ditamina a Unión Europea son moi restritivos. Non é así noutros lugares, como nos Estados Unidos. Un país co que, xa en 2000, o grupo colaborara tamén na investigación do castiñeiro e as enfermidades que o afectan: “As plantas que aló obtiveron, que demostraron que son tolerantes ao canchro, xa as están plantando. Pero no caso de España iso sería imposible. Entón basicamente é xerar coñecemento, para saber como funcionan os xenes que logo se poden aplicar noutros programas de mellora e saber como funciona a enfermidade, máis que poder sementar esas plantas”, sentencia.

Aínda que non directamente, ambos procedementos xa teñen aplicación no Programa Nacional de Mellora e Conservación da Aciñeira e Sobreira, financiado polo Ministerio de Transición Ecolóxica e Reto Demográfico, coordinado por TRAGSA, e no que tamén participa o grupo BMF. Os avances desenvolvéronse no marco de tres proxectos consecutivos do Plan Estatal. O último, iniciado o pasado 2021, prolongarase ao longo de catro anos.


Referencia: First report of CRISPR/Cas9 gene editing in Castanea sativa Mill (Publicado en Frontiers in Plant Science)

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.

Relacionadas

O alucinante potencial das substancias psicodélicas

O interese científico polos psicodélicos rexurdiu pola súa potencialidade para tratar enfermidades mentais como o trastorno depresivo maior, o trastorno de estrés pos-traumático e diferentes adiccións

As aletas dos peixes e os dedos humanos créanse mediante mecanismos similares

Un equipo do CSIC estuda como se formaron certas estruturas óseas nos primeiros vertebrados que conquistaron o medio terrestre

Unha tese aborda a mellora xenética da sobreira e a aciñeira fronte ao mal da “seca”

A investigadora Vanesa Carlos estudou no Instituto de Investigacións Agrobiolóxicas a mellora da tolerancia das árbores ao fungo "P. cinnamoni"

Non só para os porcos: por que deberiamos empezar a comer landras

O ser humano aliméntase de landras (froito das árbores do xénero Quercus) desde hai miles de anos; e teñen propiedades saudables