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Biotecnología

Nueva caña transgénica

Una startup paulista crea variedades genéticamente modificadas de la planta, protegidas contra el barrenador de la caña de azúcar y tolerantes al glifosato

Embrión de caña de azúcar alterada genéticamente por PangeiaBiotech para conferirle resistencia a herbicidas e insectos

Léo Ramos Chaves

Responsable de pérdidas que se estiman en 5.000 millones de reales en cada zafra, la mayor amenaza para el cultivo de la caña de azúcar en Brasil es una plaga de insectos de poco más de 20 milímetros de largo: la polilla de la especie Diatraea saccharalis en su fase larvaria, más conocida como el barrenador de la caña de azúcar. Para combatirla, PangeiaBiotech, una startup de la ciudad de São Paulo, emplea organismos aún más pequeños y herramientas de ingeniería genética. La empresa desarrolla variedades de caña de azúcar transgénicas que asocian la expresión de dos proteínas bioinsecticidas de la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt) con un gen extraído de otro microorganismo, Agrobacterium sp., que las dota de mayor tolerancia al herbicida glifosato. Los genes Bt se han utilizado en los procesos transgénicos de diversas plantas con miras a lograr un control biológico de las plagas desde hace más de dos décadas.

Esta tecnología, denominada BtRR, fue desarrollada con el apoyo del Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe) de la FAPESP, de la Empresa Brasileña de Investigación e Innovación Industrial (Embrapii) y de la Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa), que está realizando pruebas en sus campos experimentales en Brasilia. El paso siguiente consiste en encontrar socios comerciales interesados en licenciar la tecnología. La intención de la startup es sacar la primera variedad al mercado para el plantío de la zafra 2022-2023. “Para 2030 esperamos tener el 20 % de la superficie plantada en Brasil con nuestras cañas transgénicas”, estima el ingeniero agrónomo Paulo Cezar de Lucca, mentor del proyecto y fundador de la empresa, creada en 2015.

La tolerancia al glifosato es innovadora en el cultivo de la caña de azúcar. El agricultor podrá utilizar menos herbicida la plantación

La caña de azúcar transgénica de la startup, que está alojada en la Incubadora de Empresas de Base Tecnológica (Incamp) de la Universidad de Campinas (Unicamp), no es la primera que se obtiene en el país. La pionera fue la variedad CTC20BT, creada en los laboratorios del Centro de Tecnologia Canavieira (CTC), una entidad mantenida por los productores y las empresas del sector del azúcar y energía con sede en el municipio de Piracicaba (São Paulo). La CTC20BT fue aprobada en 2017 por la Comisión Técnica Nacional de Bioseguridad (CTNBio), un ente que evalúa a los organismos genéticamente modificados (OGM). Al año siguiente, CTC obtuvo la aprobación de su segunda variedad transgénica: CTC9001BT. Estas dos variedades también emplean un gen Bt, cuyo propósito es expresar una proteína del grupo Cry, con acción bioinsecticida. Cuando son ingeridas por la plaga, las proteínas se unen a los receptores en el intestino del insecto, ocasionándoles un daño a su sistema digestivo que les resulta fatal.

Las nuevas variedades de PangeiaBiotech dan un paso adelante en la evolución tecnológica de la caña de azúcar utilizando dos proteínas Cry diferentes. “La doble transgénesis ya existía en cultivos tales como el maíz y la soja. Ahora lo estamos incorporando a la caña de azúcar”, explica De Lucca. Para el agrónomo Hugo Molinari, investigador de Embrapa Agroenergía y participante en el proyecto, el uso de dos proteínas con propiedades insecticidas proporciona una mayor durabilidad a la tecnología, reduciendo el riesgo de evolución de la resistencia.

Además de la doble transgénesis, las variedades desarrolladas por la startup paulista incorporan el gen cp4-epsps de Agrobacterium sp., tolerante al herbicida glifosato. La bacteria se encuentra de forma natural en el suelo. “La resistencia al glifosato es algo innovador en el cultivo de la caña de azúcar. El agricultor usará menos herbicida en la producción. No hay ninguna caña de azúcar en el mercado que sea resistente tanto al barrenador de la caña como al herbicida glifosato”, subraya De Lucca.

Léo Ramos Chaves El cultivo in vitro de callosidades embriogénicos, el tejido blanco para la transformación genéticaLéo Ramos Chaves

Él explica que actualmente el productor necesita combatir las malezas efectuando aplicaciones del herbicida entre las líneas de la caña de azúcar con mucho cuidado, porque el producto puede dañar el cultivo. Para esta tarea se utilizan tractores, una operación lenta y costosa, principalmente debido al costo del gasoil. “Si la caña de azúcar fuera resistente al herbicida, el productor podría realizar una fumigación aérea, ahorrando combustible”, dice el creador de PangeiaBiotech. También se economiza herbicida, dice Molinari.

Otra innovación en el desarrollo de PangeiaBiotech es la producción de caña de azúcar transgénica que además de ser resistente al barrenador y al glifosato, será resistente al escarabajo conocido como picudo de la caña (Sphenophorus levis). “Con el avance de la mecanización, la caña de azúcar comenzó a cosecharse ‘cruda’ –ya no mediante la quema del cañaveral–, lo que aumentó la incidencia de plagas, entre ellas, el picudo y la cigarrita o saltahojas de la caña, que morían cuando se quemaba la plantación y ahora se alojan en la paja y se multiplican”, explica Molinari. Según el investigador, los daños causados por el picudo en Brasil se calculan en 2 mil millones de reales por año y todavía no existe un control químico o biológico de gran eficiencia.

Cuando haya sacado en el mercado las variedades BtRR, PangeiaBiotech habrá consolidado un cambio en su modelo de negocio. Según De Lucca, el propósito inicial de la empresa consistía en ofrecer servicios de transformación genética de plantas, dentro del concepto estadounidense denominado Plant Transformation Facility, que todavía no existía en Brasil. “Este proyecto ha llegado a buen puerto. Estamos atendiendo a unos 25 centros de investigación en Brasil. Ellos nos envían el gen de interés y nosotros les devolvemos las plantas modificadas cuatro meses después. De esta manera, el investigador puede centrarse en el descubrimiento de nuevos genes y tener la respuesta para su teoría en poco tiempo”, relata De Lucca. Además de la caña de azúcar, la startup realiza la transformación genética con plantas de tabaco, tomate y maíz.

En 2017, a partir de la relación de la empresa con el centro de investigación Embrapa Agroenergía, de la estatal agropecuaria, que en ese momento era uno de sus clientes, nació el proyecto de la caña de azúcar con doble transgénesis y hubo un cambio en el plan de negocio. “El convenio con Embrapa nos permitió dar un gran salto. Ahora, la idea es producir nuestras propias variedades”, proyecta De Lucca. El empresario tiene la intención de seguir prestando servicios.

Léo Ramos Chaves La planta alterada en su fase inicial de crecimientoLéo Ramos Chaves

Entre sus clientes se cuentan el Centro de Biología Molecular e Ingeniería Genética (CBMEG) de la Unicamp, el Centro de la Caña de Azúcar del Instituto Agronómico de Campinas (IAC) y la Red Interuniversitaria para el Desarrollo del Sector Azucarero y Energético (Ridesa), que reúne a 10 universidades federales. Según Monalisa Sampaio Carneiro, docente del Centro de Ciencias Agrarias de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), que forma parte de la red, Ridesa es responsable del desarrollo de más de la mitad de las variedades cultivadas en el país, que se obtienen mediante técnicas de mejora genética, es decir, mediante el cruzamiento de distintas variedades vegetales. Ridesa utiliza ahora los servicios de transformación de PangeiaBiotech para obtener versiones transgénicas de sus variedades. “Al recibir la planta ya transformada genéticamente por PangeiaBiotech, los investigadores y las empresas que trabajan en la mejora de la caña de azúcar pueden ahorrarse hasta dos años de investigaciones”, dice la investigadora.

El ingeniero agrónomo José Antônio Bressiani, director de la empresa de biotecnología GranBio, también contó con los servicios de PangeiaBiotech para el desarrollo de una variedad de caña transgénica destinada a la producción de energía, actualmente en fase de pruebas en campo. Más rústica y con mayor contenido en fibra, esta variedad de caña se utiliza para la producción de etanol de segunda generación, obtenido a partir de la paja y el bagazo. Las variedades comercializadas se crearon por medio de un mejoramiento genético. Ahora, la compañía proyecta el lanzamiento de una caña transgénica para la producción de energía con resistencia al barrenador y al herbicida, un proyecto en el que también participa PangeiaBiotech. Simultáneamente, está desarrollando otra variedad de caña transgénica de este tipo, con genes que le otorgan resistencia a la sequía y mayor biomasa, en una investigación patrocinada por la FAPESP.

Para el ingeniero agrónomo Gonçalo Amarante Guimarães Pereira, del Instituto de Biología (IB) de la Unicamp, las startups como PangeiaBiotech pueden desempeñar un papel fundamental en el desarrollo del sector azucarero y energético brasileño, centrándose en el mercado mundial de los biocombustibles. “Pequeñas y ágiles, las startups tienen una gran capacidad de innovación”, resalta.

Coordinador del Laboratorio de Genómica y Expresión de la Unicamp desde su creación, en 1997, y jefe científico del GranBio entre 2012 y 2016, Guimarães Pereira dice que, en los últimos años, el mejoramiento genético de la caña de azúcar no ha garantizado los saltos de productividad que se observan en otros cultivos, tales como el maíz, la soja y el trigo, tras el desarrollo de variedades transgénicas. “Hay un límite para la mejora genética tradicional”, explica el investigador. “Una nueva planta demanda unos 10 años de desarrollo, mientras que una nueva variante de un microorganismo capaz de atacarla puede surgir en un lapso de días. La transgénesis, dice Guimarães Pereira, permite desarrollar variedades resistentes –y por lo tanto más productivas– a las nuevas enfermedades, en un tiempo menor si se lo compara con el trabajo de mejoramiento genético convencional.

Léo Ramos Chaves Un cañamelar en Ipeúna, un municipio del interior del estado de São PauloLéo Ramos Chaves

Aunque hay cientos de variedades de caña de azúcar creadas de acuerdo con las diferentes condiciones del clima y del suelo –unas 20 de las cuales dominan el mercado– la productividad se ha mantenido más o menos estable en los últimos años. En PangeiaBiotech esperan poder contribuir para alterar este escenario un cuarto de siglo después de la aparición de las primeras variedades Bt en los cultivos de maíz y algodón estadounidenses.

Según los investigadores, existe una explicación comercial y otra científica para este retraso. Molinari, de Embrapa Agroenergía, dice que el cultivo de la caña de azúcar, si bien es importante para nuestra matriz energética, no representa un mercado lo suficientemente grande como para que las multinacionales se interesen en invertir en investigación. “La caña de azúcar no es un cultivo global, las plantaciones se limitan a los trópicos. Frente al gigantesco mercado de la soja o del trigo, comparativamente es un segmento pequeño”.

La justificación científica deriva de la propia complejidad del objeto de estudio. “El genoma de la caña de azúcar es mucho más complejo y extenso que el de otras plantas”, dice el biólogo Michael dos Santos Brito, del Instituto de Ciencia y Tecnología de la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp). No es casual que no fue hasta finales de 2019 que se completó la secuenciación integral del genoma de la planta: 373.869 genes mapeados, que corresponden al 99,1 % del total (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 286).

La secuenciación fue resultado del Programa FAPESP de Investigaciones en Bioenergía (Bioen), creado en 2008 para estimular la producción de bioenergía en Brasil. También en el ámbito del Bioen, Dos Santos Brito lleva adelante un proyecto para identificar y caracterizar nuevos promotores de la caña de azúcar, secuencias de ADN responsables de regular la expresión del gen. Con este proyecto, el biólogo pretende crear una base de datos que pueda ser útil para futuras investigaciones. “La caña de azúcar no es una planta sencilla; se necesitan muchos recursos para su investigación. Tenemos que aprovechar el know-how que hemos desarrollado hasta ahora en la materia, que nos pone por delante de todo el mundo”, asegura.

Proyectos
1. Desarrollo de una metodología de producción de plantas genéticamente modificadas para su aplicación en genética básica y en el mejoramiento vegetal (nº 15/08659-7); Modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Investigador responsable Paulo Cezar de Lucca (PangeiaBiotech); Inversión R$ 433.194,80.
2. Servicio de transformación genética en caña de azúcar y producción de variedades comerciales transgénicas para su resistencia al herbicida glifosato y a insectos plagas (nº 16/17797-7); Modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Investigador responsable Paulo Cezar de Lucca (PangeiaBiotech); Inversión R$ 512.064,00.
3. Caña de azúcar de energía transgénica para una elevada producción de biomasa (nº 16/50510-3); Modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Investigador responsable José Antonio Bressiani (Biocelere/GranBio); Inversión R$ 359.262,62.
4. Promoterome: Aislamiento y caracterización de promotores de planta con fines biotecnológicos (nº 19/12424-6); Modalidad Ayuda de Investigación – Programa Bioen; Investigador responsable Michael dos Santos Brito (Unifesp); Inversión R$ 202.842,25.

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