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Ingeniería de montes

Eucalipto con gen de arveja

Una asociación entre Esalq y Cia. Suzano crea una planta transgénica que desarrollará una mayor cantidad de celulosa

Carlos Alberto Labate, profesor del Departamento de Genética de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq), de la Universidad de São Paulo (USP), y su equipo de investigadores celebraron los primeros resultados de un proyecto iniciado hace casi tres años: la producción de eucaliptos modificados con un gen de arveja. Esta metodología pionera pretende obtener árboles con mayor biomasa y mayor rendimiento de celulosa, cosa que interesa directamente a la Compañía Suzano de Papel y Celulosa, socia en este proyecto dentro del Programa Asociación para la Innovación Tecnológica (PITE), de la FAPESP.

“Ya tenemos las primeras plantas transgénicas”, afirma Labate. “En este momento, estamos estudiando estas plantas modificadas que contienen el gen Llcb1*2 de la arveja (Pisum sativum).” A su favor, cuentan con el propio comportamiento del objeto de su investigación: el eucalipto tiene la ventaja de crecer rápidamente y presentar alta capacidad de brote, lo que permite obtener un gran número de clones en poco tiempo. En los experimentos se utilizó la especie Eucalyptus grandis y el híbrido Eucalyptus grandis con Eucalyptus urophylla.

Labate explica que el proyecto se inició en junio de 1998 con dos metas básicas: la primera, ya concluida, consistía en el desarrollo de una tecnología de transformación genética, que derivó en la solicitud de una patente de la metodología de transformación del eucalipto desarrollada en la Esalq. La otra meta es la mejoría del desarrollo de la planta. Para alcanzarla, los pasos siguientes son las pruebas de laboratorio y en la “casa de la vegetación”, donde las plantas crecen en ambiente controlado.

Después, los experimentos se trasladarán al campo. La introducción de la planta en el proceso productivo tendrá lugar dentro de cinco años. Para llegar a ese punto, todas las fases del trabajo siguen las normas de la Comisión Técnica Nacional de Bioseguridad (CTNBio), vinculada al Ministerio de Ciencia y Tecnología (MCT). Ninguna planta que haya sido modificada genéticamente seintroduce en el campo sin que todas las autorizaciones sean previamente aprobadas por la CTNBio.

Sol y genes
Los estudios realizados en la Esalq se basan en la introducción de un gencapaz de mejorar la captación de luz solar, vía transformación genética, para aumentar la biomasa del eucalipto, generando mayor producción de celulosa por árbol. La experiencia de Labate comenzó tomando como base trabajos anteriores realizados con el tabaco, lo que él denomina “sistema modelo”, muy utilizado en los actuales estudios de genética. “Plantas transgénicas de tabaco y de petunia presentaron hojas más anchas y mayor capacidad fotosintética en condiciones de baja luminosidad”, explica el investigador. En el futuro, otros genes se pueden sumar a éstos, con funciones que generen resistencia a plagas o a condiciones climáticas adversas. “Podremos incluso usar otros genes para alterar la calidad de la fibra de la madera”, aventura el investigador.

Los experimentos con tabaco y ahora con eucalipto utilizan la bacteria Agrobacterium tumefaciens, que funciona como vehículo para la transferencia de genes. Esta bacteria posee la capacidad intrínseca de transferir parte de su genoma, el T-DNA (DNA de transferencia), localizado en un plásmido (fragmento de ADN circular de replicación autónoma), hacia el genoma de la planta. El plásmido carga tres elementos fundamentales: el primero es el gen Llcb1*2 de la arveja, responsable por la captación de luz y el aumento de la biomasa, también conocido como gen CAB, sigla para chlorophyll a/b binding protein, nombre de la proteína que codifica. Los otros dos están en la región promotora 35S del virus que causa el mosaico de la coliflor, que tiene la calidad de generar grandes cantidades de proteínas constantemente, y el gen nptII aislado de la bacteria Escherichia coli, que confiere resistencia a los antibióticos. La bacteria infecta trozos de hojas jóvenes y las transfiere estos elementos.

Para saber si el método de transformación del eucalipto estaba funcionando, los investigadores introdujeron un marcador conocido como “gen reportero” (uidA), también extraído de la bacteria Escherichia coli, que codifica la enzima betaglucoronidasa. El tejido vegetal transformado con este gen se vuelve azul cuando es sometido a un test histológico (análisis microscópico de los tejidos vegetales) de actividad de esta enzima, permitiendo la visualización del resultado. Las hojas con puntos azules que los científicos observaron a través del microscopio avalaron el éxito de la técnica .

La dosis exacta
El paso siguiente era obtener la regeneración de plantas a partir de las diferentes estructuras vegetales del eucalipto, produciendo las plantas que contendrían los nuevos genes. La regeneración permite que a partir de un trozo de hoja, por ejemplo, se obtenga una planta entera, con raíz, tallo y hojas. “Ésta fue una de las etapas más difíciles del proyecto”, recuerda Labate. Tardó casi dos años. Era necesario encontrar la dosis exacta de hormonas que conseguiría la regeneración. Durante este tiempo, se probaron varias concentraciones hasta obtener la dosis ideal, que Labate guarda como secreto industrial.

Las plantas que crecen a partir de estas hojas pueden ser transgénicas o no. Para llevar a cabo la selección, los investigadores utilizan un antibiótico que inhibe apenas el desarrollo de lasplantas no transformadas, toda vez que los eucaliptos modificados reciben el gennptII que proporciona resistencia al medicamento. No es tan fácil como parece. “A veces, algunas células no transgénicas resisten, pues el eucalipto tiene una tolerancia natural a determinados antibióticos y, por eso, estamos investigando formas más eficaces de selección”, adelanta Labate. Una vez seleccionados, los eucaliptos transgénicos van para las cámaras de crecimiento con temperatura y luminosidad controladas a través de un nuevo equipo adquirido en Canadá, con los recursos de la asociación.

Ahora solo cabe esperar a que las plantitas crezcan. Según el profesor, es necesario, como primer paso, analizar el desarrollo fisiológico y las alteraciones en la morfología de las plantas, como, por ejemplo, comparar el tamaño de la hoja transgénica con otra no transformada, procedente de la misma planta matriz. “Un aumento de la fotosíntesis y de la productividad, ya registrado en otros experimentos con tabaco y petunia, es el resultado que estamos esperando con el eucalipto”, explica. Para la producción de celulosa y papel, esto podría significar más biomasa, fundamental para aumentar la competitividad del producto brasileño en los mercados nacionales e internacionales.

Sin prisa
Actualmente, Brasil es el 7° productor mundial de celulosa -con la producción de 7.4 millones de toneladas en 2000- y el mayor productor de fibra corta (fibra de eucalipto) del mundo. Pero sabe que puede – y debe – ir más allá. La asociación entre Esalq y Suzano sigue este sentido. Para ello, cuentan con la financiación a fondo perdido de 125 mil reales y 163 mil dólares de la FAPESP, además de 83 mil reales en becas para el Programa de Capacitación de Recursos Humanos para Áreas Estratégicas (Rhae) del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq). La compañía Suzano invierte 75 mil reales y no spera recuperar lo invertido inmediatamente, según el gerente de la División de Recursos Naturaleis, Osni Sanchez. “No es posible quererlo todo de inmediato. Nuestra meta más importante es ampliar conocimientos”, dice.

Y esto no es demagogia. Suzano tiene una larga historia de asociacionismo con centros de investigación y sabe que el tiempo de espera se ve plenamente recompensado.En la década de los 50, en asociación con la Universidad de Florida, en Gainsville, Estados Unidos, la empresa apoyó las investigaciones para el desarrollo de tecnología de fabricación de papel con 100% de fibra de eucalipto, conquistando reconocimiento internacional por su pionerismo. La empresa fue también una de las socias fundadoras del Instituto de Investigación y Estudios Forestales (Ipef), creado en la década del 60 por la unión de empresas forestales brasileñas y el Departamento de Ciencias Forestales de Esalq para desarrollar nuevas técnicas y promover el crecimiento del sector.

Los resultados no se hicieron esperar. “En la década de los 70, la producción de eucalipto era de 25 metros cúbico por hectárea/año. Actualmente se producen en promedio, 60 metros cúbicos. La mejora en la productividad en estos 30 años se debe a las investigaciones de mejora genética y manipulación de plantas”, reconoce Osni. Ahora él cree que llegó el momento de dar otro gran salto, con la ingeniería genética.

Tecnología estratégica
El profesor Carlos Labate cuenta que los primeros contactos con la empresa tuvieron lugar en 1997, cuando el ingeniero agrónomo Shinitiro Oda, gerente de investigación de Suzano, estuvo en la Esalq para informarse sobre los avances en el área de ingeniería genética. “Para la empresa, el desarrollo de esta tecnología es estratégico”, afirma Oda. “Hay una carrera mundial en este sentido. Desde la década del 70 en adelante, Brasil desarrolló una envidiable tecnología en el sector forestal. Pero hoy se enfrenta a ungran competidor: Asia. Países como Malasia, Indonesia, Filipinas y China evolucionan rápidamente en este sector, beneficiados por una política de incentivos fiscales – financiación con bajos intereses y a largo plazo – que falta en Brasil”, explica.

Pero no solo Suzano sale ganando con la asociación. Labate está entusiasmado con el dinamismo que la empresa inyectó en su laboratorio en la Esalq. “No dejé de hacer investigación básica”, se jacta. “La empresa está interesada en el dominio de esta tecnología. Cuenta con un departamento de investigación, pero equiparlo supondría una inversión muy alta”. La empresa adopta de esta forma un sistema de integración con la Universidad, proceso común en países con mayor producción científica y tecnológica. “Las exigencias de la empresa son enormes y con esto ganamos mucha mayor agilidad”, dice Labate. Hoy, el proyecto cuenta con 11 integrantes con dedicación exclusiva: tres técnicos, un posdoctor, un doctor, un máster y cinco alumnos en iniciación científica. Además, la inversión permitió la compra de nuevos equipos tales como centrífugas, freezers y cámaras de crecimiento controlado.

Según Labate, el vínculo con la empresa le aporta, además, otros beneficios a la Universidad. “El programa de innovación tecnológica nos da la oportunidad de mostrarle al sector productivo el potencial de la Universidad como socia para el desarrollo tecnológico y generación de capital. Y nosotros estamos en condiciones de crear una masa crítica. Podemos ser, incluso, el embrión para el desarrollo de futuras nuevas empresas”, afirma el investigador.

Legislación para los organismos transgénicos

Después de reunir una buena colección de plantas genéticamente modificadas en invernaderos, el próximo paso de la investigación del professor Carlos Labate será estudiar las plantas en el campo. Para dicha etapa, será necesario solicitar una autorización a la Comisión Técnica Nacional de Bioseguridad (CTNBio), vinculada al Ministerio de Ciencia y Tecnología. La CTNBio se encarga de hacer cumplir la Ley 8.974, de enero de 1995 – Ley de Bioseguridad- , que establece las directrices para el control de las actividades y de los productos relacionados con los organismos genéticamente modificados (OGMs), como es el caso de los productos transgénicos.

Es una comisión compuesta por 36 miembros entre titulares y suplentes: ocho especialistas en biotecnología, representantes de los ministerios de Ciencia y Tecnología, Salud, Medio Ambiente, Educación, Relaciones Exteriores y Agricultura, además de representantes de órganos de defensa del consumidor, del sector empresarial y de entidades de protección a la salud del trabajador.

Para orientar a las instituciones de investigación y a las empresas en cuanto a los criterios y procedimientos de bioseguridad, la comisión publica en el Diario Oficial de la Unión (Boletín Oficial), instrucciones normativas que establecen las directrices técnicas para garantizar la seguridad de estos productos. Actualmente, existen 18 instrucciones normativas. La nº 3 establece las normas para la liberación en el medio ambiente de OGMs y está compuesta por un cuestionario técnico en el cual el investigador proporciona informaciones detalladas sobre el experimento, referencias bibliográficas y experiencias anteriores realizadas en Brasil o en otros países.

Si fuera necesario, la CTNBio puede requerir la realización de un Estudio de Impacto Ambiental (EIA) y un Informe de Impacto en el Medio Ambiente (Rima, en sus siglas en portugués). Después de una minuciosa evaluación técnica, el organismo vegetal modificado es liberado para su plantación, decisión que también se publicada en el Diario Oficial. Pero éste no es el último paso. Después del análisis de innumerables ensayos realizados en el campo, la CTNBio emitirá un parecer al respecto de la comercialización del producto, que también tendrá que atender las exigencias establecidas por los ministerios de Agricultura, Salud y Medio Ambiente. Brasil tiene 130 instituciones acreditadas para desarrollar investigaciones con OGMs. En los últimos cinco años, la CTNBio evaluó más de 800 experimentos. Más informaciones: www.ctnbio.gov.br.

El proyecto
Aumento de la Biomasa de Eucalipto por la Introducción del Gen CAB vía Transformación Genética (nº 98/01394-0)Modalidad Asociación para la Innovación Tecnológica (PITE); Coordinador Carlos Alberto Labate – USP; Inversiones R$ 125.057,00 y US$ 163.791,76 de la FAPESP,y R$ 75.127,00 de la Compañía Suzano

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