Investigadores de Brasil y Australia desarrollaron una línea de caña de azúcar genéticamente modificada (GM) donde se silenció la expresión de un gen. La modificación dio como resultado un fenotipo adecuado para su uso en la producción de etanol 2G (de segunda generación), que presenta un tallo aéreo más grande y más biomasa.

A pesar de los esfuerzos internacionales de mejoramiento, la agronomía avanzada y el manejo efectivo de plagas y enfermedades, los rendimientos de la caña de azúcar han sido estáticos. Esto se debe a que la capacidad de almacenamiento de azúcar del culmo (tallo aéreo) es físicamente limitada, lo que restringe el volumen de sacarosa y biomasa que se puede obtener del cultivo para el azúcar y la producción de etanol de segunda generación (2G), según explicaron los expertos en el área.

Como solución a esta situación, un estudio del Instituto de Biología de la Universidad de Campinas (IB-Unicamp), en Brasil, ha descubierto que un gen llamado ScGAI podría acelerar el crecimientode la caña de azúcar.

Manipulando la actividad de este gen en linajes transgénicos de caña desarrollados en Australia, ha sido posible hacer crecer sustancialmente el culmo y provocar modificaciones en la destinación de carbono hacia moléculas estructurales y de almacenamiento del cultivo, según han revelado los investigadores en un artículo publicado en el Journal of Experimental Botany.

El estudio, realizado en el marco de un proyecto vinculado al Programa de Investigación en Bioenergía de la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de San Pablo (Fapesp), los científicos constataron que el ScGAI es un regulador molecular clave del crecimiento y el desarrollo de la caña.

“La caña de la cual alteramos la expresión del gen ScGAI se desarrolló mucho más rápido. Esto abre la perspectiva de desarrollar una variedad de caña energía que madure más rápido y aumente la producción de biomasa por unidad de tiempo”, ha añadido Menossi, que ha trabajado con estudiantes de posgrado que dirige y con pares del Laboratorio Nacional de Ciencia y Biotecnología del Bioetanol, del Sugar Research Australia y de la Martin Luther University Halle-Wittenberg, de Alemania. Este descubrimiento constituye una derivación del trabajo doctoral de Rafael Garcia Tavares, realizado en el IB-Unicamp bajo la dirección de Menossi con beca de la FAPESP.

Los experimentos del estudio

Con el objetivo de comprender mejor el rol de la proteína DELLA como reguladora de crecimiento de la caña de azúcar, especialmente en el desarrollo del culmo, los investigadores realizaron experimentos en los que alteraron la expresión del gen ScGAI en linajes de una variedad de caña transgénica australiana.

• En algunos linajes de la caña transgénica, se silenció el gen ScGAI a los efectos de disminuir la producción de proteína DELLA e impedir que ésta interactuase y degradase otras proteínas importantes para el desarrollo de la planta.
• En otros linajes transgénicos de la planta se permitió que el gen se sobreexpresara con miras a aumentar la producción de DELLA y estabilizarla, de manera tal de permitir que ésta interactuase y degradase otras proteínas promotoras de crecimiento.
• Al cabo de cuatro meses, los análisis de la comparación del crecimiento de las plantas mostraron que los linajes transgénicos de caña de azúcar con sobreexpresión del gen ScGAI exhibieron un crecimiento atrofiado, entrenudos o internodios más cortos y un metabolismo energético perjudicado.
• Al cabo del mismo período, las plantas cuyo gen se silenció eran más altas, se alargaron rápidamente sus entrenudos, tuvieron una mayor producción de fitómeros (la unidad que comprende un nódulo y un entrenudo, sus gemas axilares y hojas anexas) y una mayor destinación de carbono hacia el tallo.

“El estudio mostró claramente que el gen ScGAI es un componente fundamental para el desarrollo de la caña y puede erigirse en objeto de manipulación genética, a los efectos de interferir en la velocidad de crecimiento y desarrollo de la planta mediante la regulación de la proteína DELLA”, según Menossi.

Los investigadores ya iniciaron el trámite de la patente del método de manipulación del gen ScGAI para aumentar la cantidad de proteína DELLA en la caña de azúcar y permitir que la planta se desarrolle más rápido. Esta tecnología ya ha despertado el interés de dos empresas.

El próximo paso de la investigación consistirá en realizar ensayos en campo, para ver si logran obtener los mismos resultados que consiguieron en el invernadero.

Seguir leyendo: Argentina avanza en la producción de proteínas de origen vegetal