Las patatas son el tercer cultivo alimentario más importante del mundo, y no es casualidad que se les llame el “segundo pan”, ya que los tubérculos son una buena fuente de nutrientes como carbohidratos, proteínas, minerales y vitamina C.
Las patatas producen una mayor rendimiento por hectárea que cualquier otro cultivo alimentario importante, como el trigo, el arroz o el maíz. Sin embargo, el cultivo de patatas está asociado con una serie de enfermedades y plagas, como el tizón tardío, las enfermedades virales, la sarna y los nematodos del quiste.
El cambio climático también está afectando negativamente a los cultivos. Los científicos han logrado importantes avances en biotecnología agrícola mediante el uso de CRISPR/Cas9 para editar el genoma de la papa, lo que ha dado como resultado plantas con mayor resistencia al estrés biótico y abiótico. El descubrimiento podría conducir a nuevas variedades resistentes y a una menor dependencia de los pesticidas.
Investigadores de la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas han logrado un avance significativo utilizando la tecnología de edición de genes llamada tijeras genéticas CRISPR/Cas9 para producir plantas de papa con mayor resistencia a importantes amenazas a los cultivos, incluido el estrés biótico y abiótico.
“El tizón tardío, causado por el patógeno oomiceto Phytophthora infestans , es un objetivo importante en el mejoramiento de la resistencia, pero todavía se controla en gran medida mediante aplicaciones repetidas de fungicidas, lo que no se considera una práctica sostenible. Los genes de resistencia (genes R) son generalmente raros y a menudo son superados por la evolución del patógeno. Además, actualmente hay genes R separados o no disponibles para otras enfermedades importantes, como la enfermedad de las hojas causada por Alternaria solani , que afecta el rendimiento y actualmente también requiere aplicaciones de fungicidas, y la costra de la piel del tubérculo, que afecta la comercialización. Los genes de susceptibilidad (genes S), que utilizan los patógenos para facilitar su supervivencia y reproducción en el huésped, pueden eliminarse funcionalmente del genoma para mejorar la resistencia. En los últimos años, ha habido un interés creciente en el uso de desactivaciones del gen S en la investigación de la papa, particularmente debido a su potencial para reducir la susceptibilidad al tizón tardío. Sin embargo, la desactivación del gen S también puede proporcionar una amplia gama de resistencias, como lo demuestran diferentes estudios”, explican los autores del trabajo.
En la planta modelo Arabidopsis thaliana, se ha demostrado que el gen S RESISTENTE AL MILDEW 6 (AtDMR6) codifica la 5-hidroxilasa del ácido salicílico (S5H) en la principal vía catabólica del ácido salicílico (SA), una fitohormona implicada en las respuestas de defensa.
Recientemente, se ha investigado el potencial de la eliminación de DMR6 para mejorar la resistencia en varios cultivos y se ha encontrado una mayor resistencia, por ejemplo, a bacterias hemibiotróficas y hongos biotróficos en el pariente cercano de la papa, el tomate, bacterias hemibiotróficas en el plátano, oomicetos biotróficos en la albahaca dulce. , bacterias hemibiotróficas en cítricos, oomicetos biotróficos en vid, bacterias y hongos hemibiotróficos en arroz y hongos hemibiotróficos en cebada. Más comúnmente, el sistema DMR6 (gen S) ha demostrado eficacia en la reducción de la enfermedad del mildiú que originalmente le dio su nombre.
“En la papa, la función de St DMR6-1 era distinta de la de St DMR6-2, ya que el knockout de Stdmr6-1 mostró una mayor resistencia a P. infestans , mientras que Stdmr6-2 no. Por lo tanto, el objetivo del trabajo era probar la suposición de que la eliminación de Stdmr6-1 puede ayudar a las plantas mutantes a sobrevivir tanto cuando están infectadas con diversos patógenos como en condiciones de estrés abiótico. La mayoría de estos experimentos se llevaron a cabo en condiciones controladas. Además, se realizaron una serie de pruebas cualitativas en tubérculos obtenidos durante las pruebas de campo. Para evaluar la resistencia al tizón tardío, que hasta ahora sólo se había documentado en condiciones controladas con una única cepa de P. infestans , se controlaron las infecciones espontáneas durante cuatro años de ensayos de campo. Fue interesante seguir probando la resistencia a otro patógeno necrotrófico importante desde el punto de vista agrícola. Para este fin se utilizó Alternaria solani , un hongo necrotrófico . También se analizó la calidad y el rendimiento de los tubérculos”, escriben los autores del trabajo.
En resumen, las evaluaciones de campo de mutantes CRISPR/Cas9 en un sitio de campo con una población compleja de P. infestans durante cuatro años consecutivos indican una mayor resistencia al tizón tardío sin ningún compromiso en términos de pérdida de rendimiento o calidad del tubérculo. Además, los estudios de tubérculos de papa en pruebas de campo han demostrado una mayor resistencia a la sarna común, y las líneas mutantes muestran una mayor resistencia a Alternaria solani en condiciones controladas. Como se mencionó anteriormente, la Alternaria de la papa y la sarna común son objetivos problemáticos en el mejoramiento genético de la resistencia de la papa porque los genes de resistencia son muy raros.
“La amplia tolerancia descrita de los mutantes Stdmr6-1 puede extenderse aún más a ciertas condiciones de estrés abiótico. En experimentos controlados de simulación de sequía o salinidad, las plantas mutantes Stdmr6-1 sufren menos que el cultivar de fondo. En conjunto, estos resultados demuestran la promesa de los mutantes Stdmr6-1 como una herramienta útil en la futura producción sostenible de papa sin ninguna compensación obvia”, concluyeron los investigadores.
Basado en un artículo de un grupo de autores (Milla Carlsson, Nam Phuong Kieu, Marit Lenman, Salla Marttila, Svante Resjö, Muhammad Avais Zahid, Erik Andreasson), publicado en la revista Horticultural Research.
