{"id":465562,"date":"2023-01-10T02:41:34","date_gmt":"2023-01-10T05:41:34","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=465562"},"modified":"2023-01-10T02:41:34","modified_gmt":"2023-01-10T05:41:34","slug":"la-soja-y-el-arroz-transgenico-producen-mas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/la-soja-y-el-arroz-transgenico-producen-mas\/","title":{"rendered":"La soja y el arroz transg\u00e9nico producen m\u00e1s"},"content":{"rendered":"

Estudios recientes han promovido modificaciones en los circuitos gen\u00e9ticos asociados al proceso m\u00e1s esencial de la vida de las plantas: la fotos\u00edntesis. Y han obtenido importantes incrementos de productividad en experimentos con dos de los cultivos agr\u00edcolas m\u00e1s extendidos: la soja y el arroz. La fotos\u00edntesis transforma la energ\u00eda solar en energ\u00eda qu\u00edmica, indispensable para el desarrollo de los vegetales. La luz que estos captan la utilizan para transformar el agua, di\u00f3xido de carbono (CO2<\/sub>) y minerales en ox\u00edgeno y compuestos org\u00e1nicos (hidratos de carbono y grasas). Estas reservas energ\u00e9ticas constituyen el combustible que mantiene y hace crecer a las plantas.<\/p>\n

En un estudio que llevaron a cabo investigadores de la Universidad de Illinois (EE. UU.), entre ellos la bot\u00e1nica brasile\u00f1a Amanda Pereira De Souza, la soja mostr\u00f3 un rendimiento en el campo un 33 % superior al est\u00e1ndar. En el caso del arroz, el aumento de la productividad lleg\u00f3 a ser de un 40 %, seg\u00fan un art\u00edculo cient\u00edfico elaborado por un equipo de la Academia China de Ciencias Agr\u00edcolas (Caas). Ambos estudios salieron publicados en la revista Science<\/em>, el de la soja en agosto de este a\u00f1o y el del arroz el mes anterior, en julio.<\/p>\n

Los dos equipos de investigadores trabajaron en forma independiente, sin ninguna relaci\u00f3n entre s\u00ed, y produjeron variedades gen\u00e9ticamente modificadas de soja y arroz. Para ello utilizaron un abordaje similar: insertaron copias adicionales de genes que ya formaban parte del genoma de las plantas (en Illinois fueron tres los genes clonados y en China tan solo uno). Pero se centraron en puntos diferentes de la maquinaria biol\u00f3gica de los cultivos. \u201cEl enfoque del grupo de Illinois fue m\u00e1s espec\u00edfico y puntual, aparentemente incidiendo solamente en la tasa de fotos\u00edntesis\u201d, comenta el bot\u00e1nico Marcos Buckeridge, del Instituto de Biociencias de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IB-USP), quien no fue parte del equipo de ninguno de los estudios. \u201cEl de los chinos tiene implicaciones en otros procesos m\u00e1s de la planta, como la fijaci\u00f3n del nitr\u00f3geno y la floraci\u00f3n, adem\u00e1s de la fotos\u00edntesis\u201d.<\/p>\n

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Universidad de Illinois <\/span>Pl\u00e1ntulas de tabaco gen\u00e9ticamente modificadas que realizan m\u00e1s fotos\u00edntesis (en verde<\/em>) que las variedades convencionales de la planta (en azul<\/em>)Universidad de Illinois <\/span><\/p><\/div>\n

Pereira De Souza y sus colegas de Illinois introdujeron en la soja un grupo de tres genes de Arabidopsis thaliana<\/em>, una planta de la familia a la cual tambi\u00e9n pertenece la mostaza y que se utiliza como modelo biol\u00f3gico. Estos genes ya existen en la soja normal. El objetivo de la operaci\u00f3n es reforzar el genoma del cultivo con una copia extra de esta tr\u00edada de secuencias para elevar la producci\u00f3n de las prote\u00ednas asociadas a los genes. Estas prote\u00ednas regulan el ciclo de las xantofilas, pigmentos amarillos con influencia directa sobre un mecanismo de protecci\u00f3n de las hojas de la soja (y de muchas otras plantas) cuando son expuestas a un exceso de luz denominado extinci\u00f3n o apagado no fotoqu\u00edmico.<\/p>\n

En condiciones de alta luminosidad, las plantas realizan el m\u00e1ximo de fotos\u00edntesis. Para evitar da\u00f1os, las hojas que reciben demasiada luz disipan el exceso de energ\u00eda solar absorbida activando el apagado no fotoqu\u00edmico. Cuando estas mismas hojas entran en una zona de sombra debido al paso de una nube o por haber quedado cubiertas por alguna parte de la planta, no desconectan inmediatamente este sistema de defensa contra el exceso de sol. Mantienen este mecanismo innecesariamente conectado durante un tiempo y tardan algunos minutos en dirigir la energ\u00eda recibida hacia la fotos\u00edntesis, un retraso que disminuye la eficiencia del proceso. La protecci\u00f3n que otorga el apagado no fotoqu\u00edmico se conecta y desconecta varias veces al d\u00eda en funci\u00f3n de las condiciones lum\u00ednicas.<\/p>\n

\u201cCon la modificaci\u00f3n gen\u00e9tica, aceleramos el proceso de desconexi\u00f3n de un mecanismo de protecci\u00f3n contra el exceso de luz que reduce la fotos\u00edntesis cuando la planta pasa por la transici\u00f3n de la exposici\u00f3n a la luz a la sombra\u201d, explica Pereira De Souza, autora principal del estudio, que gan\u00f3 la portada de la revista Science<\/em> la semana en que fue publicado. \u201cDe esta forma, cada vez que se produce una variaci\u00f3n de luz sobre las hojas, un hecho habitual en el campo, hay una ganancia de carbono para la planta debido a la mayor eficiencia de la fotos\u00edntesis\u201d. Entre 2005 y 2015, la bot\u00e1nica fue becaria de la FAPESP, primero en su maestr\u00eda, realizada en el Instituto de Biolog\u00eda de la Universidad de Campinas (IB-Unicamp), y luego en su doctorado y su posdoctorado, ambos en el IB-USP.<\/p>\n

La introducci\u00f3n de las dos copias extras de los tres genes hizo que las hojas de la soja inicien la fotos\u00edntesis en menos tiempo que el normal cuando pasan de un ambiente con exceso de luz a uno de sombra. \u201cEsta manipulaci\u00f3n gen\u00e9tica funcion\u00f3 tanto en el tabaco como en la soja, que son cultivos muy distintos\u201d, dijo el bot\u00e1nico Stephen Long, de la Universidad de Illinois, jefe del grupo que realiza los estudios, en una entrevista concedida v\u00eda correo electr\u00f3nico a Pesquisa FAPESP<\/em>. En 2016, el equipo de Illinois ya hab\u00eda probado esa misma modificaci\u00f3n en un trabajo publicado en la revista Science<\/em>. En su momento, la introducci\u00f3n de la copia extra del tr\u00edo de genes elev\u00f3 la productividad del tabaco hasta un 20 %.<\/p>\n

Long es optimista en cuanto al empleo de esta t\u00e9cnica, que ha sido patentada por la universidad estadounidense, en otras especies vegetales, particularmente en aquellas que representan una fuente importante de alimento para la humanidad. \u201cCreemos que tendr\u00eda que funcionar en cultivos cuyos ancestros se originaron en h\u00e1bitats abiertos, en los que las zonas de sombra eran escasas\u201d, dice el bot\u00e1nico de Illinois. La soja, el cuarto cultivo agr\u00edcola entre los m\u00e1s extendido en el mundo, es el primero a gran escala en que se ha probado la modificaci\u00f3n gen\u00e9tica propuesta por el equipo de Long. La ganancia de un 33 % en el rendimiento del cultivo de la nueva variedad de soja transg\u00e9nica no ha alterado sus caracter\u00edsticas nutritivas. Las cantidades de prote\u00edna y de aceite almacenados en los granos del cultivo modificado se mantuvieron en los par\u00e1metros normales en la planta com\u00fan. Ahora Pereira De Souza est\u00e1 llevando a cabo experimentos similares con la yuca.<\/p>\n

A\u00fan est\u00e1 pendiente la realizaci\u00f3n de estudios a largo plazo para confirmar el aumento de la productividad y la seguridad de los cultivos<\/p><\/blockquote>\n

La modificaci\u00f3n impulsada por el grupo de Caas puede parecer de menor monta, porque introduce una copia extra de tan solo un gen, pero esta percepci\u00f3n es enga\u00f1osa. El \u00fanico gen implicado en la alteraci\u00f3n, llamado OsDREB1C, produce una prote\u00edna de un tipo que los bi\u00f3logos moleculares denominan factor de transcripci\u00f3n. Esta prote\u00edna regula la activaci\u00f3n de otros genes, presentes en diversos procesos.<\/p>\n

En el estudio de julio de este a\u00f1o, los chinos informaron que seleccionaron el OsDREB1C tras haber analizado un conjunto de 118 genes de regulaci\u00f3n presentes en el arroz y en el ma\u00edz. Se consider\u00f3 que era el gen ideal para sobreactivar en el arroz mediante la inserci\u00f3n de una copia extra, porque su factor de transcripci\u00f3n influye simult\u00e1neamente en la fotos\u00edntesis y en la fijaci\u00f3n del nitr\u00f3geno presente en el suelo e incluso abrevia el tiempo necesario para que la planta florezca. El control de estos procesos podr\u00eda tener amplias repercusiones en la productividad de un vegetal.<\/p>\n

Con la copia extra del gen, la variedad de arroz conocida como nipponbare produjo un 40 % m\u00e1s en las pruebas realizadas en el campo en tres lugares distintos de China, cuyo clima variaba entre templado y tropical. La floraci\u00f3n se produjo 19 d\u00edas antes de lo habitual y las ra\u00edces fueron m\u00e1s profundas, debido probablemente a la mayor fijaci\u00f3n de nitr\u00f3geno. Las hojas presentaron un tercio m\u00e1s de cloroplastos, los org\u00e1nulos que realizan la fotos\u00edntesis en el interior de las c\u00e9lulas, y la concentraci\u00f3n de la enzima llamada rubisco, clave para que ocurra el proceso de conversi\u00f3n de la luz solar en energ\u00eda qu\u00edmica, fue un 38 % mayor.<\/p>\n

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Visual China Group \/ Getty Images<\/span>Un cultivo de arroz en China, la base de la alimentaci\u00f3n localVisual China Group \/ Getty Images<\/span><\/p><\/div>\n

Para demostrar que el aumento del rendimiento realmente estaba dado por la dosis de refuerzo del gen OsDREB1C, los cient\u00edficos produjeron una variante del arroz en la que ninguna copia de este gen era funcional. El resultado fue que ese lote modificado rindi\u00f3 menos en campo que la planta tradicional, sin ninguna alteraci\u00f3n gen\u00e9tica. \u201cEste estudio no brinda esperanzas de poder obtener mayor productividad en el cultivo del arroz aplicando menos cantidad de fertilizantes nitrogenados y un menor per\u00edodo de crecimiento de la planta\u201d, declar\u00f3 Wan Jianmin, de la Academia China de Ingenier\u00eda y ex vicepresidente de Caas, quien no particip\u00f3 en el estudio, al peri\u00f3dico China Daily<\/em>.<\/p>\n

La introducci\u00f3n de cultivos transg\u00e9nicos, tales como la soja de Illinois y el arroz chino, siempre requieren un cuidado extra y estudios sobre los posibles impactos no deseados en el medio ambiente o sobre la salud. Tambi\u00e9n se hace necesario constatar si el incremento de la productividad informado en los experimentos se mantiene, a largo plazo. \u201cCreo que este debe ser el paso siguiente de esas investigaciones\u201d, comenta el agr\u00f3nomo Edvaldo Aparecido Amaral da Silva, de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), en su campus de la localidad de Botucatu, quien dirige un proyecto financiado por la FAPESP que estudia la calidad de las semillas de soja bajo estr\u00e9s debido a las altas temperaturas y la sequ\u00eda. \u201cEs necesario evaluar el cultivo y su productividad en otros ambientes para poder comparar su rendimiento y comprobar si no existe nada que haga inviable el empleo de esta tecnolog\u00eda gen\u00e9tica. Pero el estudio del grupo de Illinois es relevante e innovador\u201d.<\/p>\n

Adem\u00e1s de generar mayor cantidad de alimentos, las plantas modificadas gen\u00e9ticamente tal vez puedan transformarse en aliadas en la lucha contra la acumulaci\u00f3n de gases de efecto invernadero, en especial el CO2<\/sub>, que ellas captan durante la fotos\u00edntesis. \u201cLas alteraciones gen\u00e9ticas que mejoren este proceso podr\u00edan ser \u00fatiles no solo para aumentar la productividad agr\u00edcola, sino tambi\u00e9n para estimular a las plantas a extraer m\u00e1s carbono de la atm\u00f3sfera y mitigar el cambio clim\u00e1tico\u201d, comenta Buckeridge, del IB-USP, en cuyo grupo de investigaci\u00f3n Pereira De Souza desarroll\u00f3 los trabajos antes de irse a Estados Unidos.<\/p>\n

Los modelos matem\u00e1ticos desarrollados por el grupo de Illinois indican que la soja transg\u00e9nica producida all\u00ed podr\u00eda absorber alrededor de un 10 % m\u00e1s de carbono de la atm\u00f3sfera gracias a la optimizaci\u00f3n de la fotos\u00edntesis. Con mayor cantidad de carbono a disposici\u00f3n, la planta genera biomasa adicional, e incluso m\u00e1s aceite y prote\u00ednas que pueden destinarse al consumo humano y de otros animales. Sin embargo, los investigadores a\u00fan no han llevado a cabo experimentos de campo tendientes a dimensionar si esa captura extra de carbono de la atm\u00f3sfera realmente ocurre en el cultivo.<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos
\n<\/strong>DE SOUZA, A. P. et al<\/em>. Soybean photosynthesis and crop yield are improved by accelerating recovery from photoprotection<\/a>. Science<\/strong>. v. 377, n. 6608. 18 ago. 2022.
\nWEI, S. et al<\/em>. A transcriptional regulator that boosts grain yields and shortens the growth duration of rice<\/a>. Science<\/strong>. v. 377, n. 6604. 22 jul. 2022.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Experimentos alteran la fotos\u00edntesis de estos cultivos e incrementan al menos un tercio su rendimiento","protected":false},"author":13,"featured_media":465563,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[281],"coauthors":[101],"class_list":["post-465562","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia-es","tag-biotecnologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/465562","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/13"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=465562"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/465562\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":465575,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/465562\/revisions\/465575"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/465563"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=465562"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=465562"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=465562"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=465562"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}