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Cultivos que matan plagas cerrando sus genes


Las plantas se encuentran entre muchos eucariotas que pueden “apagar” uno o más de sus genes mediante el uso de un proceso llamado ARN de interferencia para bloquear la traducción de proteínas. 


Los investigadores ahora están armando esto con cultivos de ingeniería para producir fragmentos de ARN específicos que, al ser ingeridos por insectos, inician la interferencia del ARN para eliminar un gen objetivo esencial para la vida o la reproducción, matando o esterilizando a los insectos. 

El potencial de este método se revisa en la próxima edición especial de Trends in Biotechnology sobre biotecnología ambiental.

A medida que los pesticidas químicos aumentan la preocupación por la resistencia a los insectos, el daño ambiental colateral y los riesgos de exposición humana, los métodos transgénicos se están convirtiendo en una opción atractiva para el futuro control de plagas . Por ejemplo, ciertas cepas de maíz y algodón se han modificado para producir toxinas proteicas de la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt) que envenenan ciertos gusanos, escarabajos y polillas. La interferencia de ARN agrega otro grado de sutileza, al apagar genes esenciales en plagas que consumen cultivos.

“El control de plagas basado en la interferencia de ARN puede proporcionar protección prácticamente sin costo porque una vez que se desarrolla la variedad, la planta puede seguir usándola en lugar de necesitar aplicaciones adicionales de insecticida”, dice el coautor principal Ralph Bock, director de Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas en Alemania.

Una estrategia de interferencia de ARN también podría abordar cuestiones de toxicidad ambiental y humana en relación con los pesticidas químicos. “Cuando nos dirigimos a una plaga clave con la tecnología de interferencia de ARN, lo que realmente esperamos es ver una gran reducción en el uso general de insecticidas”, dice el coautor principal David Heckel, director del Instituto Max Planck de Ecología Química.

Además de los costos de aplicación y las ventajas ambientales, los defensores del método también apuntan a la flexibilidad de encontrar un objetivo genético y su especificidad de especie. Mientras que los pesticidas químicos como los organofosforados funcionan al sobrecargar el sistema nervioso de un insecto, un objetivo adecuado de interferencia de ARN podría controlar algo tan esotérico, pero indispensable, como la clasificación de proteínas celulares. Además, incluso cuando ciertos genes diana son similares en todas las especies, los fragmentos de ARN diseñados de manera óptima solo inhiben una especie y sus parientes más cercanos, en lugar de abrumar a los insectos no amenazadores como lo hacen algunos pesticidas químicos .

Los intentos anteriores de control de plagas a través de la modificación genética que han involucrado la ingeniería de plantas para producir proteínas tóxicas para ciertos insectos han suscitado inquietudes acerca de qué les sucede a esas proteínas cuando se cosecha y se ingiere el cultivo. “Las objeciones a las proteínas transgénicas involucran preocupaciones sobre su posible toxicidad o alergenicidad para los humanos, pero con la estrategia de interferencia de ARN no se produce ninguna proteína , solo un poco de ARN extra”, dice Bock.

La interferencia de ARN se enfrenta a múltiples obstáculos antes de que pueda funcionar para todos los cultivos principales y sus plagas. Por el lado de las plantas, los científicos aún no han encontrado una forma de transformar los genomas de cloroplastos de los cereales como el arroz y el maíz, la ruta más directa para producir suficientes fragmentos de ARN para eliminar las plagas a una alta tasa. En el lado del insecto, las plagas prominentes, como algunas orugas, pueden degradar esos fragmentos, impidiendo el cierre del gen objetivo.

Bock y Heckel esperan que la tecnología de interferencia de ARN esté aproximadamente a 6 o 7 años de distancia del campo, pero son cautelosamente optimistas sobre su potencial para cambiar el debate sobre la tecnología OGM en la agricultura. “El escarabajo de la papa de Colorado ahora está casi en todo el mundo, incluso llegando a China”, dice Heckel. “Con tal propagación de una plaga principal que es resistente a los insecticidas, hay un buen caso para el desarrollo de una papa transgénica para intentar detener esa tendencia, y esperamos que demuestre suficientes ventajas para superar la oposición a cualquiera y todas las modificaciones genéticas en cultivos “.

Más información: Jiang Zhang et al, Plantas de última generación resistentes a insectos: Protección de cultivos mediada por RNAi, Tendencias en biotecnología (2017). DOI: 10.1016 / j.tibtech.2017.04.009 

Referencia de revista: Tendencias en Biotecnología.  

Proporcionado por: Cell Press

Información de: phys.org


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