El ascenso meteórico de la genómica
Los científicos están logrando avances increíbles en la creación de soluciones de mejoramiento de cultivos agrícolas a largo plazo mediante la modificación de los materiales genéticos de los cultivos en la producción de semillas. Aunque es controvertido para algunos, el objetivo es brindar a los agricultores acceso a cultivos que produzcan más, con una menor dependencia de los pesticidas, al tiempo que se vuelven más resistentes a la sequía.
Las nuevas tecnologías de ingeniería genética, como CRISPR (repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas) y RTDS (sistema de desarrollo rápido de rasgos), están haciendo posible modificar más fácilmente los organismos vivos de formas específicas.
Según la Fundación Heinrich Boll, con sede en Berlín, más de 1.000 centros de investigación están generando datos sobre las secuencias del genoma a un ritmo vertiginoso. Para 2025 habrá más datos sobre genómica que sobre astronomía, afirma.
La identificación y el patentamiento de las secuencias de genes clave en cultivos agrícolas ha estado en curso desde hace algún tiempo, pero la incorporación de secuencias en cultivos vivos es la nueva tecnología que está cambiando la industria. No se trata tanto de leer genomas como de la capacidad de escribir y reescribir ADN. Una lista cada vez mayor de técnicas de ingeniería genética basadas en la “edición de genes” y la síntesis de ADN rápidas y flexibles prometen que los códigos de ADN de los cultivos se pueden remodelar fácilmente utilizando herramientas digitales y de laboratorio.
Tecnología CRISPR
En Long Island, Nueva York, los científicos de investigación del Laboratorio Cold Spring Harbor (CSHL) están aprovechando el poder sin explotar de la edición del genoma para mejorar los cultivos. Está permitiendo a los científicos de investigación alterar fácilmente las secuencias de ADN y modificar la función de los genes. Actualmente, utilizando tomates, CSHL ha movilizado la tecnología CRISPR (segmentos de moléculas de ácido nucleico capaces de aumentar o disminuir las expresiones de genes específicos dentro de las plantas) para generar rápidamente variantes de la planta. Puede mostrar un amplio espectro de tres características agrícolas separadas pero cruciales para mejorar el rendimiento: forma de la planta, tamaño de la fruta y arquitectura de ramificación. Sus múltiples aplicaciones potenciales incluyen la corrección de defectos genéticos y el tratamiento y prevención de la propagación de enfermedades. El método está diseñado para funcionar en todos los cultivos de combustible, piensos y alimentos, incluidos el trigo, el maíz, el arroz y el sorgo.
Al utilizar la tecnología CRISPR para alterar las secuencias reguladoras, el equipo de CSHL está teniendo un impacto más sutil en los rasgos cuantitativos. Lo que está beneficiando a la agricultura comercial es la flexibilidad de las variaciones genéticas producidas en CRISPR en lugar de eliminar o inactivar las proteínas que codifican ... y es más probable que mejore los rasgos de rendimiento.
“Lo que demostramos con cada uno de los rasgos fue la capacidad de usar CRISPR para generar nuevas variaciones genéticas y de rasgos que los criadores pueden usar para adaptar una planta a las condiciones”, dice el investigador principal y profesor de CSHL Zachary Lippman en un comunicado de prensa de la compañía. "Cada rasgo ahora se puede controlar de la misma manera en que un interruptor de atenuación controla una bombilla, trabajando con el ADN nativo y mejorando lo que la naturaleza ha proporcionado, lo que creemos que puede ayudar a romper las barreras de rendimiento".
Rendimiento10 Biociencia
Otra empresa líder en el campo agrícola es Yield10 Bioscience, con sede en Boston, que abrió sus puertas en enero de 2017. También opera el Oilseeds Center of Excellence en Saskatchewan, Canadá. La empresa se centra en el desarrollo de nuevas tecnologías para lograr mejoras de cambio radical en el rendimiento de los cultivos para mejorar la seguridad alimentaria mundial.
“Salimos del programa líder de investigación en ciencia de cultivos de Metabolix, redirigiendo el flujo de carbono en los sistemas vivos para producir productos, y en 2016 nos reestructuramos y cambiamos de nombre en torno a la misión de la ciencia de cultivos”, Dr. Oliver P. Peoples, presidente y director ejecutivo de Rendimiento10, dice.
Yield10 se ha centrado en identificar nuevos rasgos para impulsar el rendimiento inherente de los cultivos en los principales cultivos comerciales en hileras de América del Norte, como la colza, la soja y el maíz. Si bien la introducción de características transgénicas para la resistencia a pesticidas y herbicidas ha aumentado el rendimiento en estos cultivos, Peoples dice que se pueden lograr mejoras adicionales significativas en el rendimiento a través de los complementos de Yield10.
“La canola, la soja y el maíz son los mercados más valiosos para las semillas biotecnológicas avanzadas”, dice Peoples. “Estos cultivos comerciales son actualmente OGM para tolerancia a herbicidas o resistencia a plagas, y estamos desarrollando nuevos rasgos de rendimiento para apilarlos sobre el germoplasma de élite existente. Aquí es donde creemos que nuestra tecnología puede tener el mayor impacto ".
En 2017, Yield10 firmó una licencia de investigación con Monsanto para probar C3003, un gen de rasgo de rendimiento novedoso, en su programa de desarrollo de soja. También está desarrollando una serie de características para aumentar el contenido de aceite en los cultivos de semillas oleaginosas a las que se puede acceder mediante la edición del genoma. “La aceptación de la edición del genoma en geografías fuera de los EE. UU. Puede ampliar el alcance de nuestras tecnologías de rendimiento de cultivos”, dice Peoples.
Monsanto introdujo recientemente semillas de soja y algodón modificadas genéticamente que pueden resistir al herbicida dicamba. Estos productos han capturado más de 20% de campos de soja de EE. UU. Y 50% de campos de algodón de EE. UU. En solo dos años, según datos de Monsanto. Está apuntando a más de 50% del mercado de soja de EE. UU. En 2019.
“Hay una serie de empresas que fabrican semillas modificadas genéticamente”, dice Scott Partridge, vicepresidente de estrategia global de Monsanto. "Pueden optar por no utilizar nuestros productos si lo desean, pero queremos asegurarnos de que tengan esa opción".
Yield10 se diferencia por su enfoque fundamental en “construir mejores plantas” basado en ingeniería metabólica avanzada para descubrir y desplegar nuevos genes de características de rendimiento que mejoran la eficiencia de la fotosíntesis y convierten el carbono fijo en semilla o biomasa, dice Peoples. “Además, la tecnología de edición del genoma CRISPR y su clasificación como herramienta de reproducción molecular tiene el potencial de acelerar significativamente el desarrollo y la comercialización de nuevos rasgos para cultivos comerciales en hileras y cultivos especiales por igual”, agrega. “Ahora la clave es identificar nuevos genes diana para editar. Yield10 tiene una amplia gama de rasgos en desarrollo que planea probar solos y en combinación para identificar los rasgos más prometedores que mejoran el rendimiento para la comercialización ".
Tecnología Cibus Global RTDS
Cibus Global, con sede en San Diego, aprovecha el pivote que ocurre dentro del mejoramiento de cultivos debido al costo del desarrollo de cultivos transgénicos, junto con una creciente falta de aceptación global para estas tecnologías. Con la industria pasando de su enfoque histórico en la tecnología transgénica al nuevo campo de la reproducción no transgénica a través de mutagénesis dirigida, Cibus está afinando una tecnología de edición de genes que mejora la resiliencia de un cultivo mientras se mantiene cuidadosamente fuera de la línea de OGM.
Cibus ha desarrollado el avanzado sistema de reproducción no transgénica RTDS, que es conocido por su enfoque sin OMG. “Nuestro primer cultivo comercial, SU Canola, es un cultivo tolerante a herbicidas que es más vigoroso y menos susceptible a romperse cuando las plantas se desmoronan en el suelo”, dice James Radtke, que supervisa el desarrollo de productos de Cibus. "Es un cultivo fácil de trabajar en el laboratorio y estamos vendiendo directamente".
Cibus quiere ser una empresa basada en rasgos que trabaje con socios. También está trabajando en programas para lino, arroz y patatas. Las papas son menos propensas al tizón tardío, la enfermedad fúngica detrás de la hambruna de la papa de 1845, y su arroz y lino también son tolerantes a los herbicidas.
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