El maíz y otros cultivos importantes ahora pueden ser editados genéticamente

El editor del genoma CRISPR ha transformado muchas áreas de la biología, pero el uso de esta herramienta para mejorar ciertas variedades de cultivos como el trigo y el maíz sigue siendo difícil debido a las duras paredes celulares de las plantas. Ahora, una importante empresa agrícola ha resuelto creativamente ese problema utilizando polen de una planta modificada genéticamente para transportar los componentes de CRISPR a las células de otra planta. Los científicos dicen que la solución promete acelerar la creación de cultivos mejores y más versátiles.

En sus experimentos iniciales, la compañía ha editado variedades de maíz para que tengan granos más pesados, lo que podría aumentar su rendimiento. "¡Agradable!", Dice Daniel Voytas, biólogo de plantas de la Universidad de Minnesota en St. Paul, quien ayudó a inventar un editor del genoma diferente y cofundó otra compañía para explotarlo. "Es emocionante que un número cada vez mayor de grupos de investigación, tanto en el mundo académico como en la industria, estén pensando en nuevas formas de ofrecer componentes de edición de genes y recuperar plantas editadas de manera eficiente".

CRISPR consiste en tijeras enzimáticas llamadas Cas9 que una guía hecha de ARN transporta a un lugar exacto en un genoma. Debido a que las células vegetales tienen una pared extra rígida en comparación con las células animales, es más difícil para Cas9 de CRISPR y el ARN guía (ARNg) alcanzar sus genomas y realizar modificaciones. Así que los investigadores han tenido que unir esos genes CRISPR en una bacteria que puede romper la pared celular de la planta o ponerlos en partículas de oro y dispararles con lo que se conoce como una pistola de genes. No solo es poco elegante, sino que tampoco funciona en muchas especies de plantas, incluidas importantes variedades de cultivos.

Un equipo de investigadores liderado por los biólogos de plantas Timothy Kelliher y Qiudeng Que de Syngenta en Durham, Carolina del Norte, resolvieron este problema aprovechando un extraño fenómeno conocido como inducción haploide, que permite al polen fertilizar plantas sin transferir permanentemente la genética "masculina". Material para la descendencia. Las plantas recién creadas solo tienen un conjunto femenino de cromosomas, lo que las hace haploides en lugar del diploide tradicional. La inducción haploide por sí sola puede conducir a una mayor eficiencia de reproducción y plantas de mayor rendimiento.

Syngenta inicialmente se aprovechó de una línea de maíz que se puede transformar con CRISPR con relativa facilidad usando la tecnología de bacterias o pistolas genéticas, y que tiene una versión mutilada de un gen matrilineal que hace que su polen sea capaz de desencadenar la inducción de haploides. Los investigadores transformaron esta línea de maíz con una combinación de gRNA / Cas9 programada para identificar genes relacionados con diferentes rasgos deseables. El polen de estas plantas transformadas podría luego diseminar el gRNA y la maquinaria de edición Cas9 a otras variedades de maíz que habían sido recalcitrantes a CRISPR.

"La innovación clave es utilizar el polen inductor haploide como una especie de caballo de Troya", dice Kelliher, cuyo equipo liderado por Syngenta describe el sistema en Nature Biotechnology. También hay algunas pruebas, dicen, de que el polen de maíz que lleva CRISPR puede editar el ADN del trigo. Los investigadores idearon además un segundo sistema CRISPR para Arabidopsis, un género de plantas relacionadas con la col, el brócoli, la col rizada y la coliflor.

"Es un trabajo brillante", dice la bióloga de plantas Luca Comai en la Universidad de California, Davis.

Esta edición de inducción haploide (edición HI), como Syngenta llama el método de polen CRISPR, hasta ahora solo se ha hecho en laboratorios, pero los científicos dicen que si se hiciera en el campo, los cambios no se extenderían porque el genoma masculino en el polen, que lleva el aparato CRISPR, desaparece poco después de la fertilización. "La maquinaria CRISPR se pierde, es una entrega transitoria", dice Que. Y debido a que el método no implica colocar los genes CRISPR en el ADN de los cultivos resultantes, es probable que no califiquen como genéticamente modificados según las regulaciones actuales de EE UU, lo que facilita la obtención de la aprobación regulatoria para la venta de los cultivos.

El investigador de plantas Gao Caixia en la Academia de Ciencias de China en Beijing dice que HI-edit será especialmente útil en variedades comerciales de maíz de alto rendimiento conocidas como elites. "El maíz es tan importante", dice Gao. “Todas las compañías están trabajando en ello, y cada año hay tantas variedades nuevas y, entregar CRISPR a una nueva variedad no es un trabajo fácil ".

Gao señala que hay otras formas de mejorar el éxito de CRISPR en plantas recalcitrantes, incluida una tecnología descrita hace dos años por los investigadores de DuPont Pioneer que sobreexpresa dos genes que afectan el desarrollo temprano del embrión.  @mundiario