Técnica potencia microorganismos benéficos en agricultura

Investigadores de Embrapa Arroz e Feijão (GO) aplican una técnica innovadora basada en la edición de genes para mejorar los microorganismos beneficiosos utilizados en la agricultura. La investigación, que utiliza la tecnología CRISPR (Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas Regularmente Interespaciadas), permite modificar con precisión los genomas, principalmente de hongos filamentosos económicamente relevantes, con la generación de organismos no transgénicos. La expectativa es que los microorganismos editados genéticamente impulsen aún más el control biológico de plagas y enfermedades agrícolas en Brasil, que ya es líder mundial en esta práctica, con más de 20 millones de hectáreas tratadas, según el Ministerio de Agricultura y Ganadería (Mapa). . Además, también deberían contribuir a promover el crecimiento de las plantas.

El primer gran avance se produjo en el primer semestre de 2024, cuando el Programa de Investigación y Desarrollo de Bioinsumos (ProBio) de Arroz y Frijol de Embrapa desarrolló una cepa editada del hongo Trichoderma harzianum con mayor capacidad de producir melanina, aumentando tres veces su protección, en comparación con con la cepa de tipo salvaje, cuando se expone a altas dosis de irradiación en condiciones de laboratorio. Por lo tanto, se espera que el agente de control biológico sea más estable cuando se aplique en la parte aérea de la planta, bajo exposición solar. Utilizado para controlar enfermedades fúngicas en cultivos como la soja y el frijol, el microorganismo ha sido mejorado genéticamente, con gran potencial para ser clasificado como no transgénico.

Marcio Côrtes (en la foto abajo), científico de Embrapa y coordinador de los estudios, explica que la innovación radica en el uso de plásmidos no integrativos (pequeñas moléculas circulares de ADN que actúan principalmente en funciones adaptativas, ya que transportan información genética independiente de la estructura de la célula). genoma), especialmente diseñado para este propósito. Los vectores plásmidos transportan todo el material genético necesario para las células diana, cuyos elementos se expresan de forma transitoria, provocando cambios precisos en el genoma del microorganismo. "Adaptamos la herramienta para que sea eficaz en la modificación genética de especies de hongos filamentosos no modelo. Esto allana el camino para mejorar genéticamente los hongos de los géneros Trichoderma sp., Metarhizium sp. Es Beauvería sp., más utilizados en control biológico, aumentando su eficiencia para combatir fitopatógenos y promover el crecimiento de las plantas”, destaca.

Además, el equipo avanzó en la producción de metabolitos secundarios, que son moléculas de interés industrial. “La misma melanina mencionada anteriormente, una vez producida y purificada, puede usarse como protector solar en formulaciones de bioinsecticidas. Estudios preliminares demostraron que la cepa salvaje formulada con melanina pudo resistir altas dosis de irradiación, alrededor de cuatro veces más que la misma cepa no formulada”, añade Côrtes.

Mejora de la precisión

El investigador de Embrapa Algodão (PB) y ex presidente de la Comisión Técnica Nacional de Bioseguridad (CTNBio) entre 2020 y 2023, Paulo Barroso, es uno de los socios de estos proyectos. Explica que los organismos genéticamente modificados (OGM) implican la transferencia de secuencias de ADN entre especies no relacionadas, superando barreras insuperables a la reproducción clásica. En estos casos, cada nuevo OGM corresponde a un organismo inédito, inédito en su naturaleza y con un historial de uso seguro que aún no ha sido establecido. Por esta razón, los OGM deben pasar por pasos de evaluación adicionales para verificar su seguridad para la salud humana, animal y el medio ambiente antes de ponerse a disposición de la sociedad.

Los organismos editados mediante TIMP (Técnicas Innovadoras de Mejora de la Precisión) implican la transferencia o alteración de secuencias genéticas que podrían llevarse a cabo mediante cruce, inducción de mutaciones y otros métodos utilizados en programas de mejoramiento convencionales, ya sean de plantas, animales o microorganismos. No superan las barreras evolutivas naturales. Según Barroso, esto hace que el proceso de obtención de un nuevo genotipo mejorado sea más rápido, preciso y eficiente, acelerando muchos años el desarrollo.

También aclara que los genotipos mejorados mediante métodos clásicos son esencialmente similares a los genotipos mejorados mediante TIMP y también tienen similitudes en términos de riesgo. Por lo tanto, los métodos de evaluación de la seguridad pueden ser los mismos para ambos, eliminando la necesidad de pasos adicionales para evaluar la bioseguridad de los OGM.

Un punto importante es que, para ser considerado legalmente un genotipo TIMP, debe ser evaluado por la CTNBio, que utiliza criterios claros e internacionalmente aceptados establecidos en su Resolución Normativa N° 16, de 2018.

Centrarse en FBN para frijoles

Un nuevo frente de estudio busca mejorar las bacterias responsables de la fijación biológica de nitrógeno (BNF) en frijol. El objetivo es reducir la dependencia de los fertilizantes nitrogenados, generando un impacto económico y ambiental positivo. "Durante los próximos cuatro años, nuestros esfuerzos estarán dirigidos a aumentar la eficiencia de la fijación de nitrógeno en el frijol, mediante la mejora genética de cepas bacterianas seleccionadas", afirma Côrtes.

“Es un estudio en etapa inicial, que involucra un equipo multidisciplinario, lo que nos da grandes expectativas respecto al impacto económico relacionado con la fertilización nitrogenada para este importante cultivo. La relevancia estratégica del tema nos permitió obtener recursos específicos para la adquisición de equipos financiados por el Nuevo PAC (Programa de Aceleración del Crecimiento)”, celebra el investigador.

Con potencial para transformar las prácticas agrícolas, la aplicación de la tecnología CRISPR refuerza el liderazgo de Embrapa en el desarrollo de soluciones sostenibles para la agroindustria brasileña.