Una de las principales plagas que asolan los cultivos de ca\u00f1a de az\u00facar es el barrenador de la ca\u00f1a (Diatraea saccharalis), un insecto que penetra en el interior de la planta y cava galer\u00edas internas, ocasionando as\u00ed grandes p\u00e9rdidas a los productores. Para controlar a este enemigo eficazmente, investigadores de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq) de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), con sede en la ciudad de Piracicaba, lograron llegar mediante una modificaci\u00f3n gen\u00e9tica a una ca\u00f1a que libera prote\u00ednas con actividad insecticida solamente en situaciones de ataque del barrenador de la ca\u00f1a.<\/p>\n
La senda que lleva a producir una planta con tales caracter\u00edsticas empez\u00f3 con un detallado estudio y una caracterizaci\u00f3n de los genes de la ca\u00f1a de az\u00facar para saber cu\u00e1les se activaban exclusivamente debido a la acci\u00f3n de insectos. Una vez cumplida esta etapa, era necesario descubrir la secuencia de ADN que activaba dichos genes, los llamados promotores, que permiten la expresi\u00f3n del gen en el momento en que sea preciso. “Un gen sin promotor es un gen inactivo, un seudogen”, dice el profesor M\u00e1rcio de Castro Silva Filho, del Laboratorio de Biolog\u00eda Molecular de Plantas, del Departamento de Gen\u00e9tica de la Esalq, coordinador de la investigaci\u00f3n.<\/p>\n
Para expresar nuevos genes en el cultivo de la ca\u00f1a, con potencial sobre el barrenador, los investigadores recurrieron al Departamento de Agricultura de Estados Unidos, que posee varios promotores patentados. En 1998, a la \u00e9poca del comienzo de la investigaci\u00f3n, no exist\u00edan promotores de ca\u00f1a disponibles en Brasil. Los investigadores brasile\u00f1os suscribieron un protocolo en el cual se compromet\u00edan a usar la secuencia de promotores \u00fanicamente para investigaciones de laboratorio. “Cuando recibimos el material, empezamos a hacer construcciones g\u00e9nicas, es decir, pusimos los promotores detr\u00e1s de los genes responsables de incrementar las defensas de la planta contra el barrenador, dice Silva Filho. De esta manera, los investigadores lograron generar plantas consideradas transg\u00e9nicas que expresaban las prote\u00ednas de defensa. Y as\u00ed lograron probar que las plantas asociadas a los promotores realmente pose\u00edan una resistencia mayor contra el ataque de la broca, principal responsable, junto a otras plagas de los ca\u00f1averales, de las p\u00e9rdidas de alrededor de 500 millones de d\u00f3lares anuales que padecen los productores brasile\u00f1os. Esta ca\u00f1a es considerada transg\u00e9nica, aunque los promotores sean de la propia especie, pues se los aisl\u00f3 del genoma de la planta y se los introdujo en ella posteriormente.<\/p>\n
El ciclo del barrenador en el ca\u00f1averal comienza con las pollillas, que ponen peque\u00f1os huevos en la parte inferior de las hojas. Cuando los huevos se abren salen min\u00fasculas larvas, de entre uno 1 y 2 mil\u00edmetros, que caminan en direcci\u00f3n a la zona cercana al tallo de la planta, donde penetran y se alimentan con la pulpa carnosa y dulce. Dentro de la ca\u00f1a, las larvas van mudando de fase hasta llegar a los 3 \u00f3 4 cent\u00edmetros, cuando salen de la planta, se transforman nuevamente en pollillas y comienza as\u00ed un nuevo ciclo de vida del insecto. Las galer\u00edas que hacen estos insectos masticadores ocupan pr\u00e1cticamente todo el interior de la planta, provocando la disminuci\u00f3n de la masa vegetal y fallas en la germinaci\u00f3n, entre otros da\u00f1os.<\/p>\n
Los orificios abiertos por los barrenadores tambi\u00e9n constituyen la puerta de entrada para hongos que causan la pudrici\u00f3n roja, una enfermedad responsable de la merma de la producci\u00f3n de sacarosa. Cuando la materia prima se destina a la producci\u00f3n de alcohol, el problema es a\u00fan m\u00e1s grave, pues los microorganismos invasores contaminan el jugo y compiten con las levaduras en la fermentaci\u00f3n.<\/p>\n
Para combatir al barrenador de la ca\u00f1a, las grandes centrales procesadoras de az\u00facar y alcohol producen en sus laboratorios peque\u00f1as avispas (Cotesia flavipes), que liberan en el campo para que parasiten a las orugas. Los peque\u00f1os productores no logran hacer el control biol\u00f3gico pues no hay una producci\u00f3n suficiente de avispas en escala comercial; y eso sin contar que \u00e9stas deben liberarse en la plantaci\u00f3n en las condiciones ideales de temperatura y cantidad para que surtan el efecto deseado. Y a partir del momento en que el barrenador penetra en la ca\u00f1a las p\u00e9rdidas son inevitables, pues en esta fase no se puede ya recurrir al control biol\u00f3gico ni al qu\u00edmico, debido al alto costo de los insecticidas y a la baja eficiencia de los productos, incapaces de atacar a las orugas en el interior de la planta.<\/p>\n
Promotores espec\u00edficos –<\/strong>\u00a0Luego de confirmar que las plantas con los promotores incrementaban su resistencia contra la plaga, los investigadores se vieron ante un nuevo desaf\u00edo. Necesitaban descubrir nuevas secuencias de ADN a\u00fan no patentadas que hicieran que los genes expresaran la defensa contra los ataques de los insectos. Y adem\u00e1s quer\u00edan promotores espec\u00edficos, distintos a los descubiertos por los estadounidenses y cedidos para la investigaci\u00f3n, llamados de promotores constitutivos, que se expresan todo el tiempo a lo largo del ciclo de vida de la ca\u00f1a. “A este tipo de promotor que est\u00e1n utiliz\u00e1ndolo las empresas de biotecnolog\u00eda en las plantas transg\u00e9nicas con resistencia a insectos”, dice Silva Filho.<\/p>\n La investigaci\u00f3n realizada en la Esalq ten\u00eda de entrada el objetivo de detectar en la ca\u00f1a promotores de genes que se activaban \u00fanicamente cuando la planta era atacada por la oruga. Despu\u00e9s de tres a\u00f1os de estudio, los investigadores lograron descubrir al promotor que controla la expresi\u00f3n de defensa del gen, denominado sugarina. A continuaci\u00f3n se llev\u00f3 a cabo un trabajo de clonaci\u00f3n de dicho promotor y se deposit\u00f3 en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI) una solicitud de patente con el apoyo de la FAPESP, a trav\u00e9s del Programa de Apoyo a la Propiedad Intelectual (Papi).<\/p>\n “El promotor de la sugarina tiene un gran potencial biotecnol\u00f3gico, porque creemos que \u00e9ste funciona de manera similar a otras plantas parientes de la ca\u00f1a, como el ma\u00edz y el arroz”, dice Silva Filho. Cuando la planta no es atacada por el insecto, es igual a una planta convencional, que no ha pasado por ninguna modificaci\u00f3n gen\u00e9tica, de una forma diferente que en los caso de las variedades de ma\u00edz y algod\u00f3n transg\u00e9nicos resistentes a insectos, habilitados para su comercializaci\u00f3n en Argentina, China y Estados Unidos, que utilizan b\u00e1sicamente genes aislados desde una bacteria del suelo llamada Bacillus thuringiensis (BT). Estas plantas producen una toxina, derivada de un gen bacteriano, durante todo el ciclo de la planta, aun cuando no est\u00e9n bajo ataque.<\/p>\n La diferencia de la ca\u00f1a de la Esalq con relaci\u00f3n a otras plantas transg\u00e9nicas qued\u00f3 comprobada en varios experimentos que evaluaron las situaciones en que el gen de defensa se expresaba. Uno de ellos consist\u00eda en hacerle un tajo a la planta, rasgando la hoja, por ejemplo. “Normalmente, buena parte de los genes de defensa que se activan mediante la acci\u00f3n insectos tambi\u00e9n entran en acci\u00f3n cuando se produce una herida”, dice Silva Filho. En el caso de la ca\u00f1a modificada con el promotor de la sugarina, la planta responde \u00fanicamente al insecto. Los investigadores todav\u00eda no saben con seguridad de qu\u00e9 manera la planta logra saber que la lesi\u00f3n es causada por un insecto y no por una herida. A\u00fan se abocan a caracterizar cu\u00e1les son las mol\u00e9culas implicadas en esta respuesta espec\u00edfica. Una de las hip\u00f3tesis es que las sustancias presentes en la saliva del insecto puedan activar la expresi\u00f3n de los genes.<\/p>\n Para entender esta relaci\u00f3n tan cercana entre la planta y el insecto herb\u00edvoro, los investigadores dieron inicio en 1998 a una extensa investigaci\u00f3n, concluida en 2002 y tambi\u00e9n financiada por la FAPESP, en la modalidad Proyecto Tem\u00e1tico. “Empezamos a hacer un abordaje desde ambos lados”, dice Silva Hijo. Por una parte, la investigaci\u00f3n apuntaba a entender los mecanismos de defensa que la planta emplea contra el insecto, a fin de evitar que \u00e9ste utilice como alimento al hospedador. Y son muchos los mecanismos, ya que \u00e9sta no puede salir del lugar a modo de defensa. Por otra, los insectos tambi\u00e9n tienen sus estrategias para esquivar la defensa de las plantas. Las estrategias empleadas por cada uno de los oponentes son fundamentales para avanzar en los m\u00e9todos de obtenci\u00f3n de una mayor productividad en el campo. Al fin y al cabo, tanto los insectos como las plantas se encuentran en un proceso de evoluci\u00f3n conjunta que data de centenas de miles de a\u00f1os.<\/p>\n Respuesta tard\u00eda –<\/strong> A partir de este Proyecto Tem\u00e1tico, una nueva l\u00ednea de investigaci\u00f3n se inici\u00f3 en el laboratorio de la Esalq, que implica la interacci\u00f3n entre plantas e insectos. Y redund\u00f3 en el aislamiento y caracterizaci\u00f3n del promotor de la sugarina, un trabajo enmarcado en la tesis de doctoral de Patr\u00edcia Pompermayer, dirigida por Silva Filho y una de las coautoras de la patente. Una vez concluida esta etapa, la investigaci\u00f3n se encuentra ahora en fase de detallar el mecanismo de actuaci\u00f3n del promotor de la ca\u00f1a, un estudio que est\u00e1 llev\u00e1ndose adelante a cargo de Anne Hackbart de Medeiros, tambi\u00e9n bajo supervisi\u00f3n de Silva Filho y otra coautora de la patente. “Vimos en esta fase que el pico de activaci\u00f3n del gen es de alrededor de 24 horas una vez pasado el ataque del barrenador”, dice Silva Filho. Algunas plantas responden inmediatamente, otras m\u00e1s tard\u00edamente, como es el caso de la sugarina. El grupo est\u00e1 estudiando esta aparente tardanza en la activaci\u00f3n del mecanismo de defensa.<\/p>\n Al mismo tiempo, los investigadores finalizan los estudios de la sugarina y se abocan a preparar para solicitar ante la Comisi\u00f3n T\u00e9cnica Nacional de Bioseguridad (CTNBio), el \u00f3rgano gubernamental que controla el cultivo de transg\u00e9nicos en el pa\u00eds, la autorizaci\u00f3n para llevar al campo los experimentos con los plantines que ya est\u00e1n preparados en la casa de vegetaci\u00f3n, en un \u00e1rea ubicada dentro de la Esalq. En tales condiciones, ser\u00e1 posible saber si el promotor activa la expresi\u00f3n de defensa de la planta tambi\u00e9n cuando se produce el ataque de la “cigarrinha-da-raiz” (Mahanarva fimbriola), un insecto chupador del cual se ha detectado un incremento de sus \u00edndices de infestaci\u00f3n en raz\u00f3n de la cosecha mec\u00e1nica ?al final del proceso la m\u00e1quina deja en el campo una capa de paja, lo que es ideal para la proliferaci\u00f3n de dicha plaga.<\/p>\n Los Proyectos
\n<\/strong>1.\u00a0Caracterizaci\u00f3n bioqu\u00edmica, entomol\u00f3gica y molecular de la interacci\u00f3n entre inhibidores de proteinasas digestivas e insectos del orden Lepid\u00f3ptera
\n2. Interacci\u00f3n planta insecto: un proceso coevolutivo que comprende maquinarias adaptativas distintas
\n3. Patentado de un promotor de ca\u00f1a de az\u00facar inducido por insectos herb\u00edvoros
\nModalidad
\n<\/em><\/strong>1. Proyecto Tem\u00e1tico
\n2. L\u00ednea Regular de Auxilio a la Investigaci\u00f3n
\n3. Programa de Apoyo a la Propiedad Intelectual (Papi)
\nCoordinador
\n<\/strong><\/em>Marcio de Castro Silva Filho – USP
\nInversi\u00f3n
\n<\/strong><\/em>1.\u00a0 R$ 198.265,10 y US$ 139.201,90 (FAPESP)
\n2. R$ 108.250,00 y US$ 6.000,00 (FAPESP)
\n3. R$ 6.000,00 (FAPESP)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Ca\u00f1a de az\u00facar gen\u00e9ticamente modificada tiene propiedades insecticidas \u00fanicamente cuando los insectos la atacan","protected":false},"author":22,"featured_media":0,"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":[192],"tags":[],"coauthors":[115],"class_list":["post-80599","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/80599","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\/22"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=80599"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/80599\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=80599"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=80599"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=80599"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=80599"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}