Biotecnología: Adaptando cultivos a la agricultura urbana

ediante el método de edición genómica se ha logrado que plantas de tomate (de la familia de las Solanáceas, como la papa o el aguaymanto) crezcan de forma compacta y maduren más temprano que sus homólogas no editadas, lo que las hace ideales para la agricultura urbana. Esta metodología podría llevar ser aplicable a otras plantas alimenticias.

La agricultura es siempre una pugna entre la utilización de métodos de producción más sostenibles y respetuosos del medio ambiente y la necesidad de producir alimentos, fuentes de energía y materias primas para satisfacer las necesidades de una población mundial en un crecimiento acelerado. Parte de la solución podría ser la agricultura urbana, ya que ésta acorta las rutas de transporte, reduce los requisitos de espacio mediante el cultivo vertical, no requiere de suelos fértiles y requiere menor cantidad de agua, fertilizantes y protección química de los cultivos. Sin embargo, en la actualidad la producción urbana aún es más costosa que la convencional, entre otras cosas debido a los requerimientos energéticos de luz o aire acondicionado, por ejemplo. Otra limitante es la falta de variedades vegetales adaptadas al entorno urbano, por ejemplo, plantas con una arquitectura que les permita producir de manera eficiente en espacios limitados o con menos luz.

Entre las plantas mejor adaptadas al entorno de una agricultura urbana vertical tenemos algunas hierbas y hortalizas. El tomate, por ejemplo, ya se produce en invernaderos en sistemas de alta densidad y sin tierra, gracias al uso de soluciones nutrientes y control de la humedad ambiental.

Sabemos que las plantas de tomate se pueden transformar en arbustos extremadamente compactos, ideales para la agricultura urbana, con tan solo combinar tres mutaciones genéticas. Dos de estas mutaciones le quitan a la planta el hábito trepador y la tercera hace que los frutos se agrupen como racimos de uvas. En la foto se han cortado las hojas de la planta para hacer que los tomates sean más visibles.

Si estos cambios se combinan con un tiempo de maduración menor, lograríamos un mayor rendimiento y por lo tanto una mayor rentabilidad de las granjas urbanas.

Usando el método de edición genómica conocido como CRISPR, el cual permite editar “letras” individuales del alfabeto genético de un gen, un equipo internacional de investigadores ha modificar la arquitectura de dos plantas solanáceas.

La edición del gen represor de la flor, llamado SELF PRUNING (SP), conduce a un crecimiento determinado, es decir, la planta no sigue creciendo sin fin. Una mutación adicional provoca una floración acelerada y un crecimiento compacto.

El equipo de investigación logró identificar un gen cuya mutación lleva al acortamiento de los entrenudos (las secciones del tallo entre las hojas y las flores), dándole el nombre de SlER.

Los investigadores pudieron constatar que una triple mutante generada por ellos mostraba el crecimiento más compacto, la floración más temprana y la misma cantidad de inflorescencias y flores que una mutante doble. Aunque los frutos eran más pequeños, la relación entre el peso de los tomates y las porciones vegetativas de la planta no fue afectada. El contenido de azúcar tampoco fue afectado por la triple mutación.

Triple mutante de tomate generado por edición genómica utilizando la técnica CRISPR. La edición fue llevada a cabo para generar una planta de tomate precoz y con entrenudos cortos para llevar a una producción de frutos de alta densidad adaptable a las condiciones de la horticultura urbana.

Los investigadores sembraron las mutantes bajo condiciones de alta densidad en campo, donde pudieron observar que los primeros frutos maduraron en menos de 40 días. Asimismo, el cultivo de estas mutantes bajo condiciones de cultivo hidropónico vertical fue igualmente exitoso.

Los investigadores además demostraron que mutantes análogas tenían el mismo efecto sobre la longitud de los entrenudos en aguaymanto, otro cultivo del grupo de las solanáceas, lo que condujo a altas densidades de frutos en cada brote, los cuales, aunque más pequeños, mantenían el mismo contenido de azúcar que las variedades comerciales.

Cabe mencionar que es mucho más fácil empezar por una variedad existente y con características deseables y efectuar la edición genómica sobre la misma, que empezar un programa de mejoramiento por medio de cruces para lograr nuevas variedades que incluyan las mutaciones arriba discutidas, un proceso que puede llevar varios años en lugar de meses.

Los investigadores piensan que podrían generar una serie de variedades de tomate mejor adaptadas al entorno urbano utilizando la técnica de CRISPR y además esperan aplicar la técnica en un futuro cercano a otros cultivos, como los pepinos o el kiwi, que pertenecen a familias de plantas muy distintas que el tomate. Otro desarrollo comprende la búsqueda de mutaciones que puedan ser utilizadas para modular la longitud de entrenudos, la densidad y tamaño del fruto, y el tiempo de maduración.

PeruBiotec