Los ‘circuitos genéticos’ reprogramables podrían ayudar a las plantas a adaptarse al cambio climático: ScienceAlert

Los genetistas de la Universidad de Stanford han encontrado una manera de controlar cuidadosamente la estructura de la raíz de las plantas a medida que crecen y se ramifican.

Mediante la manipulación de la profundidad y la forma de un próspero sistema de raíces, los investigadores esperan algún día poder reprogramar los cultivos para hacerlos más resistentes a la cambio climático.

Un sistema de raíces menos profundo, por ejemplo, podría ayudar a los cultivos a absorber mejor el fósforo cerca de la superficie. Mientras que un sistema de raíces más profundo podría ser mejor para recolectar agua y nitrógeno.

“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 duras condiciones ambientales que estamos experimentando”. Explique bioingeniero Jennifer Brophy de la Universidad de Stanford.

“Estamos haciendo que la ingeniería de plantas sea mucho más precisa”.

Las técnicas genéticas utilizadas por Brophy y sus colegas para lograr una precisión tan alta podrían potencialmente reprogramar las plantas mucho más rápido de lo que de otro modo podrían adaptarse y con mayor precisión de lo que pueden ser criadas para obtener rasgos deseables.

Usando células de una planta de tabaco, los investigadores crearon un circuito genético sintético que controla la expresión génica y mostraron cómo funciona en otra planta.

Puedes imaginar el circuito genético un poco como un código de computadora con puertas lógicas. Solo buenos valores de entrada pueden ingresar a la puerta y producir una salida.

Estos circuitos biológicos son también similar a los circuitos eléctricos con interruptorescomo los que alimentan tu teléfono.

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Un «esquema» interpretativo de los circuitos genéticos sintéticos que conectan las raíces de las plantas. (Jennifer Brophy/Universidad de Standford)

En una célula, estas puertas, que en última instancia conducen a la expresión génica, solo pueden abrirse mediante «promotores» transcripcionales sintéticos específicos de ciertos tejidos vegetales. Esto significa que los investigadores pueden controlar potencialmente qué células de una planta expresan qué genes, alterando así el crecimiento de la planta.

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Al crear una serie de puertas lógicas sintéticas para un solo gen asociado con el desarrollo de raíces laterales, los investigadores pudieron manipular el crecimiento de una pequeña planta de maleza, conocida como Arabidopsis thaliana.

Al modificar la expresión de este gen, los investigadores alteró la densidad de ramas en el sistema radicular de la planta sin afectar las otras propiedades de la raíz.

Este es un gran logro porque otro estudio mostrado anteriormente cómo pequeños cambios en este gen de desarrollo de la raíz pueden afectar todo tipo de propiedades de la raíz, como el desarrollo del vello radicular o el crecimiento de la raíz primaria.

«Para desenredar la ramificación de las raíces de otros procesos de desarrollo, expresamos la slr-1 gen mutante que usa un promotor específico de tejido que está presente solo en la raíz lateral Células madre,» los buscadores escribe.

A continuación, los autores planean probar sus circuitos genéticos reprogramados en sorgo, que es un cultivo único y prometedor como biocombustible. El equipo espera mejorar la capacidad del sorgo para absorber agua y realizar la fotosíntesis de manera más eficiente.

Si esta técnica genética resulta efectiva, sus posibilidades son ilimitadas. Sin embargo, la reprogramación de cultivos utilizando circuitos genéticos sintéticos requerirá un ajuste cuidadoso.

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“Tenemos variedades de cultivos modernas que han perdido su capacidad de responder a dónde están los nutrientes del suelo”, dijo el biólogo de plantas José Dinneny, también de Stanford.

«El mismo tipo de compuertas lógicas que controlan la ramificación de las raíces podría usarse, por ejemplo, para crear un circuito que tenga en cuenta las concentraciones de nitrógeno y fósforo en el suelo y luego genere una salida óptima para esos términos».

El estudio fue publicado en La ciencia.

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