Científicos de la Universidad de Chicago eliminaron una sección de dos proteínas vegetales y obtuvieron plantas con mayor rendimiento y tolerancia a la sequía y el calor
Redactor: Valentina Ríos
Editor: Javier Morales O.
Investigadores de la Universidad de Chicago, en Estados Unidos, consiguieron aumentar entre un 20 % y un 25 % el rendimiento del arroz mediante la eliminación de una pequeña sección de proteínas producidas por genes propios de la planta. Los ejemplares modificados también mostraron mayor tolerancia frente a la sequía y las temperaturas elevadas.
La estrategia actuó sobre las proteínas ALKBH9 y ALKBH10, relacionadas con la regulación de la actividad genética. En lugar de introducir un gen procedente de otra especie, los científicos retiraron el segmento final de estas proteínas para cambiar su comportamiento dentro de las células vegetales y favorecer el crecimiento.
Los resultados fueron publicados el 23 de julio de 2026 en la revista Nature Genetics. El trabajo fue dirigido por el laboratorio de Chuan He, profesor de los departamentos de Química y Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Chicago, y tuvo como primera autora a la investigadora Liudan Jiang.
Una sección flexible limitaba la actividad de las proteínas
Las proteínas ALKBH9 y ALKBH10 contienen una región intrínsecamente desordenada. A diferencia de las estructuras proteicas que adquieren una forma tridimensional definida, estas regiones permanecen flexibles y pueden intervenir en el control de diferentes procesos celulares.
El equipo descubrió que ese segmento restringía la capacidad de las proteínas vegetales para actuar sobre la cromatina, el complejo formado por el ADN y las proteínas que lo organizan dentro de la célula. Al eliminar la sección ubicada en el extremo conocido como C-terminal, ALKBH9 y ALKBH10 se distribuyeron de manera diferente y actuaron sobre mecanismos que regulan la expresión genética.
La modificación permitió retirar parte de los frenos moleculares que limitan el crecimiento. Las plantas produjeron más biomasa y una cosecha superior, al tiempo que respondieron mejor a condiciones de estrés ambiental.
El resultado amplía otras líneas de investigación sobre los genes que determinan el potencial productivo del arroz. Estos trabajos muestran que el rendimiento depende de redes regulatorias complejas y no únicamente de un gen aislado.
De un gen animal a una alternativa basada en la propia planta
La investigación parte de un hallazgo presentado por el mismo laboratorio en 2021. En aquella ocasión, los científicos introdujeron en plantas un gen animal denominado FTO y observaron aumentos importantes del crecimiento, raíces más largas y una mejor respuesta frente a la falta de agua.
Aunque el resultado fue significativo, requería transferir a los cultivos un gen procedente de animales. El equipo buscó entonces una vía que generara efectos parecidos utilizando exclusivamente componentes presentes en las plantas.
Los vegetales no poseen un equivalente directo del gen FTO de los mamíferos, pero cuentan con ALKBH9 y ALKBH10, cuyas funciones presentan similitudes. Después de varios años de trabajo, los investigadores determinaron que eliminar la región C-terminal podía modificar la actividad de estas proteínas sin incorporar material genético de otra especie.
Según los autores, en principio sería posible realizar este cambio mediante edición de bases, modificando uno o pocos pares de bases en el genoma existente. La propuesta, sin embargo, todavía requiere desarrollo y evaluación antes de trasladarse a variedades comerciales.
El arroz ganó rendimiento y tolerancia al estrés
Las pruebas realizadas con plantas de arroz registraron incrementos de rendimiento cercanos al 20 % y, en algunos casos, de hasta el 25 %. Los ejemplares modificados también presentaron una mayor resistencia frente a la sequía y el calor, dos presiones que afectan cada vez más la estabilidad de las cosechas.
La investigación no establece que todas las variedades o condiciones de producción obtendrán el mismo aumento. El comportamiento debe comprobarse en distintos ambientes, suelos, ciclos de cultivo y sistemas de manejo antes de estimar su posible impacto agronómico.
El interés por materiales resistentes al déficit hídrico ya ha impulsado iniciativas como el desarrollo de arroz adaptado a la sequía en Chile. En ese caso, la búsqueda de variedades menos dependientes del agua responde a las dificultades productivas provocadas por una prolongada escasez hídrica.
La tolerancia al calor también resulta decisiva durante la floración y el llenado del grano. Las temperaturas excesivas pueden afectar la fertilidad, acortar el ciclo del cultivo y reducir tanto el volumen como la calidad de la cosecha.
Estudios anteriores han identificado variantes de arroz capaces de conservar su rendimiento bajo temperaturas nocturnas elevadas. La nueva estrategia añade otra posible ruta para desarrollar cultivos que combinen productividad y adaptación climática.
La cromatina aparece como objetivo para mejorar cultivos
El trabajo aporta información sobre la forma en que las plantas regulan sus genes. La cromatina no funciona solamente como un sistema de empaquetado del ADN: su organización determina qué regiones del genoma pueden activarse o permanecer menos accesibles.
ALKBH9 y ALKBH10 intervienen en procesos asociados con la eliminación de determinadas marcas moleculares. Al modificar la región flexible de estas proteínas, los investigadores alteraron su capacidad para alcanzar objetivos dentro del genoma y reprogramaron parte de la dinámica de la cromatina.
La primera autora del estudio, Liudan Jiang, explicó que la estrategia promueve el crecimiento y mejora el rendimiento mediante proteínas vegetales diseñadas. El hallazgo plantea la posibilidad de utilizar la regulación de la cromatina como una herramienta para elevar la productividad agrícola.
El laboratorio todavía investiga el mecanismo preciso por el cual la modificación impulsa el crecimiento y aumenta la tolerancia al estrés. Comprender esa relación será necesario para detectar efectos secundarios y determinar en qué cultivos, tejidos y etapas de desarrollo podría resultar conveniente.
Una alternativa que deberá validarse en el campo
Los genes ALKBH9 y ALKBH10 aparecen en numerosas plantas, por lo que el equipo comenzó a probar el procedimiento en otros cultivos. Esta presencia amplia no garantiza que la eliminación del segmento produzca los mismos efectos en todas las especies, debido a las diferencias en sus redes genéticas y fisiológicas.
En el arroz ya se han descrito otras modificaciones capaces de aumentar la producción. Un estudio reciente identificó una variante genética que elevó hasta un 24 % el rendimiento con una menor disponibilidad de fertilizante nitrogenado. La comparación de estas alternativas podría ayudar a determinar cuáles funcionan de forma individual o combinada.
Antes de una aplicación agrícola será necesario realizar ensayos de campo durante varios ciclos y en distintas regiones. Las evaluaciones deberán considerar el rendimiento, la estabilidad de los rasgos, la calidad del grano, la necesidad de agua y nutrientes, la susceptibilidad a enfermedades y cualquier efecto no previsto.
También deberán cumplirse las normas regulatorias correspondientes a cada país. La ausencia de genes procedentes de animales no elimina automáticamente la necesidad de evaluar una planta editada ni determina cómo será clasificada por las autoridades.
Productividad y adaptación para el cultivo de arroz
El aumento de la cosecha y la tolerancia al estrés son objetivos estrechamente relacionados. Una variedad puede tener un elevado potencial de producción en condiciones favorables, pero perder una proporción importante del rendimiento cuando enfrenta calor, sequía o salinidad.
La estrategia de la Universidad de Chicago intenta combinar ambos atributos mediante una modificación relativamente pequeña en proteínas ya presentes en la planta. Si los resultados se mantienen en condiciones agrícolas, podría aportar una herramienta adicional para los programas de mejoramiento del arroz.
El hallazgo no sustituye el manejo del agua, la fertilización equilibrada, la conservación del suelo ni la selección de variedades adaptadas a cada territorio. Su posible utilidad dependerá de la integración con prácticas agronómicas capaces de sostener el rendimiento sin elevar de manera desproporcionada los costos o la presión sobre los recursos.
El equipo busca ahora aclarar los mecanismos responsables de la respuesta y comprobar si el mismo principio funciona en otras especies. Esos trabajos determinarán si la eliminación de regiones intrínsecamente desordenadas puede convertirse en una estrategia aplicable a una gama más amplia de cultivos.
Fuentes referenciales:
Phys.org — Trimming rice genes boosts yields up to 25% and improves drought tolerance
Nature Genetics
