Los biólogos vegetales han descubierto una forma de hacer que las plantas de cultivo se reproduzcan a través de semillas como clones.
El descubrimiento, que los fitomejoradores y los genetistas llevan mucho tiempo buscando, podría facilitar la propagación de cultivos de alto rendimiento, resistentes a enfermedades o tolerantes al clima, y hacerlos accesibles a los agricultores de todo el mundo.
Desde la década de 1920, muchos cultivos se han cultivado a partir de semillas híbridas creadas mediante el cruce de dos variedades. Estos híbridos pueden tener cualidades superiores en aspectos como el rendimiento o la resistencia a plagas. Sin embargo, las semillas de los cultivos híbridos no producen plantas con las mismas cualidades.
La capacidad de producir un clon, una réplica exacta, de una planta a partir de sus semillas supondría un gran avance para la agricultura mundial. En lugar de comprar cada año semillas híbridas caras, algo que a menudo está fuera del alcance de los agricultores de los países en desarrollo, los agricultores podrían resembrar las semillas de sus propias plantas híbridas y disfrutar de los beneficios de los altos rendimientos año tras año.
Alrededor de 400 especies de plantas silvestres pueden producir semillas viables sin fertilización. Denominado apomixis, este proceso parece haber evolucionado muchas veces en las plantas, pero no en las especies de cultivos comerciales.
«Es un objetivo muy deseable que podría cambiar la agricultura», afirma Venkatesan Sundaresan, profesor de biología vegetal y ciencias vegetales en la Universidad de California, Davis.
Gen «Baby Boom»
Los investigadores descubrieron que el gen de arroz BBM1, que pertenece a una familia de genes vegetales llamada «Baby Boom» o BBM, se expresa en las células espermáticas, pero no en los óvulos. Tras la fecundación, BBM1 se expresa en la célula fecundada, pero, al menos inicialmente, esta expresión procede de la contribución masculina al genoma.
BBM1, según su razonamiento, activa la capacidad de un óvulo fecundado para formar un embrión.
Los investigadores utilizaron primero la edición génica para impedir que las plantas pasaran por la meiosis, un tipo de división celular que da lugar a cuatro células hijas, cada una con la mitad del número de cromosomas de la célula progenitora. En su lugar, las células del óvulo se forman por mitosis, heredando un conjunto completo de cromosomas de la madre.
A continuación, hicieron que estas células del óvulo expresaran BBM1, algo que normalmente no harían sin fecundación.
«Así que tenemos una célula del óvulo diploide con la capacidad de formar un embrión, que crece hasta convertirse en una semilla clonal», afirma Sundaresan.
Hasta ahora, el proceso tiene una eficiencia de alrededor del 30 por ciento, pero los investigadores esperan poder aumentarla con más investigación. El enfoque debería funcionar en otros cereales, que tienen genes BBM1 equivalentes, y también en otros cultivos, según afirma Sundaresan.
Biología básica, resultados importantes
«La belleza de este trabajo es que aborda preguntas fundamentales de la biología vegetal sobre cómo un óvulo fecundado comienza a desarrollarse hasta convertirse en una nueva planta», afirma Anne Sylvester, directora de programa de la Fundación Nacional para la Ciencia, que respaldó la investigación.
«Esta comprensión básica, combinada con las nuevas tecnologías de reproducción asexual, abre la puerta a avances en la agricultura vegetal al evitar la pérdida de rasgos beneficiosos que puede producirse con la reproducción sexual».
La investigación se publica en la revista Nature.
Otros autores del artículo pertenecen a la UC Davis, la Universidad Estatal de Iowa y el INRA de Versalles (Francia). El Innovative Genome Institute, una empresa conjunta de la UC Berkeley y la UC San Francisco centrada en aplicar la edición genómica para resolver problemas globales, y la Fundación Nacional para la Ciencia financiaron la investigación.
