Reducir, eliminar y modificar: un equipo de investigación "corta" los cromosomas del trigo a medida
Un estudio abre la vía a una reproducción más rápida
Un equipo de investigadores del Instituto Leibniz de Genética Vegetal e Investigación de Plantas de Cultivo (IPK) ha logrado por primera vez reducir específicamente o incluso eliminar por completo cromosomas en plantas con genomas de gran tamaño como el trigo. Para ello, los investigadores utilizaron tijeras genéticas CRISPR/Cas dirigidas a secciones repetitivas del ADN. Los resultados del estudio, que se publican hoy en la revista científica "Plant Communications", pueden acelerar considerablemente los procesos de mejora genética.
Mientras que la manipulación selectiva de cromosomas enteros ya está establecida en organismos modelo como Arabidopsis thaliana, esto ha supuesto un enorme reto en cultivos con genomas de gran tamaño, como el trigo. El equipo de investigación del IPK quería averiguar si los segmentos de ADN que se repiten con frecuencia, el llamado ADN satélite, son adecuados como puntos de partida para las tijeras genéticas CRISPR. La idea era que cortar muchas de estas secuencias idénticas al mismo tiempo podría afectar a todo el cromosoma. El equipo utilizó un sistema basado en virus para transferir los componentes CRISPR a las plantas. Con este método, el equipo de investigación evitó los largos procesos de transformación tradicionales y permitió cambios cromosómicos muy eficaces.
El Dr. Jianyong Chen, primer autor del estudio, explica: "Nuestra investigación demuestra por primera vez que es posible reducir eficazmente el tamaño de los cromosomas mediante la edición selectiva del ADN satélite". Se trata de un avance significativo, ya que antes tales cambios sólo se producían al azar. Imagínese una cuerda: Si se corta en varios sitios a la vez, se vuelve inestable y se rompe. Esto es exactamente lo que les ocurre a los cromosomas cuando se hacen muchos cortes al mismo tiempo.
En algunos casos, el método ha provocado incluso la pérdida de cromosomas enteros. "Si se producen demasiadas roturas, la célula ya no puede reparar el cromosoma y se pierde por completo", explica el Prof. Dr. Andreas Houben, jefe del grupo de trabajo "Estructura y función cromosómica" del IPK.
A la inversa, los procesos de reparación defectuosos también pueden dar lugar a la formación de nuevas formas cromosómicas, los llamados isocromosomas. "Muchos cortes hacen que los cromosomas se vuelvan a ensamblar. Esto puede dar lugar a estructuras completamente nuevas". Por tanto, el método no sólo tiene el potencial de destruir, sino que también puede crear nuevas variantes genéticas. Estas nuevas variantes pueden constituir la base para la obtención de nuevas variedades de trigo con características nuevas y deseadas.
El estudio demuestra que el material genético de las plantas puede alterarse de forma mucho más selectiva de lo que se pensaba. Lo más interesante es que el ADN satélite, que durante mucho tiempo sólo se ha considerado "lastre genético", desempeña un papel clave y que estas zonas son excelentes "puntos de acoplamiento" para las modernas herramientas de mejora. Esto permite editar eficazmente la estructura y el número de cromosomas de cultivos con genomas enormes. Este es el método clave para transferir los rasgos deseados de los parientes silvestres a nuestro trigo moderno en el futuro", afirman los científicos del IPK.
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