Edición genética: científicos japoneses logran curar la esterilidad masculina en el arroz y la canola

^NeedPix 

Científicos japoneses editaron el genoma mitocondrial del arroz y la canola. A través de las proteínas mitoTALEN, desactivaron los genes en las plantas que conducen a la esterilidad masculina citoplásmica, y las plantas resultantes fueron capaces de autopolinizarse. Los resultados de la investigación fueron publicados en Nature Plants.

Las mitocondrias tienen su propio genoma, representado por una molécula de ADN circular. En las plantas, es cientos de veces más larga que en los animales; ya que contiene genes importantes cuyos productos están involucrados en el metabolismo y la síntesis de proteínas en las mitocondrias. Así mismo, es más diverso, porque contiene muchas repeticiones, proporcionando recombinación.

El genoma mitocondrial de las células animales pudo ser modificado usando mitoTALENs, proteínas que reconocen específicamente la secuencia de ADN mitocondrial e introducen una ruptura en ella. Sin embargo, aún no ha sido posible editar el genoma de las mitocondrias de las plantas para un estudio más detallado de las funciones de sus genes.

^{a) un diagrama que muestra la inserción de las roturas de mitoTALEN dependiendo de la posición de orf79 en el genoma mitocondrial del arroz. b) Resultados de la PCR que indican que no hay gen presente en las cuatro líneas obtenidas. BTA es la planta original, T65 es arroz que no lleva orf69. c) Resultado de transferencia Southern que confirma que no hay gen. d, plantas con el gen orf79 (+) y sin él (-). Este último muestra las semillas formadas después del selfing.
Kazama et al. / Nature Plants, 2019}

La esterilidad en las plantas

La esterilidad masculina citoplasmática (CMS) es un fenómeno en la formación de polen en las plantas. Se utiliza para producir híbridos de primera generación en la agricultura; se necesita el CMS de una de las plantas parentales para prevenir la autopolinización. Se creía que la causa de la CMS eran mutaciones en los genes mitocondriales, pero esta conclusión carecía de evidencia molecular.

Dado que la eliminación de los principales genes mitocondriales puede ser letal, los investigadores dirigidos por Shin-ichi Arimura de la Universidad de Tokio decidieron intentar editar los genes responsables de la aparición de la CMS: el gen orf79 en el arroz y la canola. Construyeron proteínas mitoTALEN, reconociendo la secuencia dentro o al lado del gen en estudio, y las introdujeron en las células del tejido del callo a través de agrobacterias.

La reacción en cadena de la polimerasa confirmó la ausencia completa de los genes analizados en una parte de las plantas adultas obtenidas. Los autores del artículo también llevaron a cabo la secuenciación de las parcelas, mostrando que la restauración de las roturas de doble hebra introducidas por mitoTALEN se llevó a cabo mediante recombinación homóloga.

Para este tipo de reparación, son menos característicos los errores que para la unión no homóloga de los extremos. Las plantas resultantes fueron capaces de autopolinización quedando claro que fueron curadas de la CMS por eliminación génica.

El arroz es una planta de gran importancia en el mundo pero más en Asia. Recientemente se supo que el arroz evitó que la población japonesa desaparezca hace aproximadamente 2300 años.
 

Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

Sobre N+1: Es la primera revista online de divulgación científica y tecnológica que permite la reproducción total o parcial de sus contenidos por medios de comunicación, bloggers e influencers, realizando la mención del texto y el enlace a la web: “Esta noticia ha sido publicada originalmente en la revista N+1, ciencia que suma: www.nmas1.org”.