Investigadores de la Universidad de Stanford en Estados Unidos han diseñado una serie de circuitos genéticos sintéticos que dan control sobre las decisiones tomadas por diferentes tipos de células vegetales. Han utilizado los circuitos para cultivar plantas con estructuras de raíces modificadas.
Además de influir en el sistema de raíces, los genes sintéticos también podrían modificar las estructuras de las hojas permitiendo a la planta adaptarse a condiciones ambientales cambiantes. Su trabajo es el primer paso para diseñar cultivos que sean más capaces de recolectar agua y nutrientes del suelo y proporciona un marco para diseñar, probar y mejorar circuitos genéticos sintéticos para otras aplicaciones en plantas.
“Nuestros circuitos genéticos sintéticos nos permitirán construir sistemas de raíces muy específicos o estructuras de hojas muy específicas para ver qué es óptimo para las condiciones ambientales cambiantes que sabemos que se avecinan”, dijo Jennifer Brophy, experto bioingeniería y miembro del equipo investigador. “Estamos haciendo que la ingeniería de las plantas sea mucho más precisa”, remarcó. Los investigadores construyeron ADN sintético que funciona como un código de computadora que guían el proceso de toma de decisiones.
Este código se usó para especificar qué tipo de células expresaban ciertos genes y permitirles ajustar la cantidad de ramas en las raíces sin cambiar el resto de las características de la planta. De los 1000 ensayos iniciales, funcionaron un total de 188 diseños. La profundidad y la forma del sistema de raíces de una planta influye en su eficiencia para extraer diferentes recursos del suelo. Un sistema de raíces superficiales con muchas ramas, por ejemplo, absorbe mejor el fósforo (que permanece cerca de la superficie), mientras que un sistema de raíces más profundo que se ramifica en la parte inferior es mejor para recolectar agua y nitrógeno.
Usando estos circuitos genéticos sintéticos, los investigadores podrían cultivar y probar varios diseños de raíces para crear los cultivos más eficientes para diferentes circunstancias. O, en el futuro, podrían dar a las plantas la capacidad de optimizarse. Los hallazgos pueden ser potencialmente aplicables a cultivos comerciales y pueden ayudar a desarrollar variedades de plantas que puedan crecer en condiciones ambientales desfavorables.
“Tenemos variedades modernas de cultivos que han perdido su capacidad de respuesta hacia los nutrientes del suelo”, dijo José Dinneny, profesor asociado de biología en la Facultad de Humanidades y Ciencias de Estados Unidos y uno de los autores principales del artículo. “El mismo tipo de compuertas que controlan la ramificación de las raíces podría usarse para, por ejemplo, crear un circuito que tenga en cuenta las concentraciones de nitrógeno y fósforo en el suelo, y luego genere una salida que sea óptima para esas condiciones”.
FUENTE: Stanford University.
