El virus del moteado amarillo del arroz (RYMV) es responsable de grandes pérdidas de cultivos en África, particularmente entre los pequeños agricultores. Un equipo de investigación ha producido líneas de arroz resistentes a la enfermedad mediante la edición del genoma.
por Arne Claussen, Universidad Heinrich-Heine de Düsseldorf
Las variedades de arroz , cuyo desarrollo describe el equipo en Plant Biotechnology Journal , son un paso preliminar para poder generar variedades élite resistentes adaptadas localmente para los productores de alimentos a pequeña escala en África.
RYMV es un virus de ARN transmitido por escarabajos y por contacto directo de hoja a hoja. En África, donde la mayoría de los productores cultivan parcelas de apenas una hectárea, este virus pierde regularmente entre el diez y el cien por ciento de las cosechas de arroz. Esto lo convierte en un problema que pone en peligro la vida de los agricultores más pobres.
No existe una protección eficaz contra el virus. “La única protección real es desarrollar variedades de arroz que posean un gen de resistencia contra RYMV, lo que haría a la planta invulnerable”, dice el Dr. Yugander Arra, autor principal del estudio publicado ahora en Plant Biotechnology Journal .
Un equipo de investigación del Instituto de Fisiología Molecular de HHU (dirigido por el Profesor Dr. Wolf B. Frommer) y el Instituto de Investigación para el Desarrollo (IRD) en Montpellier, Francia, ha desarrollado líneas de arroz resistentes.
Actualmente se conocen tres genes de resistencia ; las mutaciones en un solo gen, RYMV1, 2 y 3, son suficientes para lograr resistencia. La forma resistente rymv2 se presenta en variedades de arroz africano (Oryza glaberrima) de bajo rendimiento. RYMV2, también conocido como CPR5.1, codifica una proteína esencial de los poros del núcleo celular.
En la planta modelo Arabidopsis thaliana, la pérdida de la única copia del gen CPR5 da como resultado un amplio espectro de resistencia a virus, bacterias y hongos. Sin embargo, el crecimiento está severamente restringido; las plantas presentan lesiones espontáneas y producen bajos rendimientos. Por lo tanto, era importante probar si la resistencia a rymv2 podría transferirse a otras variedades de arroz sin consecuencias negativas.
En África se utilizan principalmente otras variedades de arroz de alto rendimiento basadas en la especie asiática Oryza indica, que no tienen el gen de resistencia. Sin embargo, insertar el gen relevante no es un enfoque particularmente prometedor, ya que los descendientes de estos híbridos “entre especies” son altamente estériles y, por lo tanto, no pueden reproducirse ni transmitir la resistencia fácilmente.
Utilizando el método de edición del genoma CRISPR/Cas, el grupo de investigación ha demostrado ahora que se pueden producir mutaciones en el gen RYMV2 en una variedad de arroz asiática que la hacen resistente al virus de forma similar a la forma africana. En el siguiente paso, el objetivo es editar variedades de élite africanas relevantes de la misma manera para ponerlas a disposición de los pequeños productores africanos. Ayudar a estos agricultores es el objetivo del consorcio de investigación internacional “Healthy Crops”, encabezado por HHU.
Las plantas tienen mecanismos hereditarios que fueron útiles para la supervivencia en los primeros días de la evolución pero que ahora es más probable que sean dañinos. El maíz es un buen ejemplo de esto: un gen hace que los granos aborten cuando prevalecen condiciones de sequía en el momento de la fertilización. Este rasgo causado por el gen fue bueno para los antepasados silvestres perennes de las plantas de maíz actuales, pero tiene un efecto perjudicial sobre el rendimiento de las plantas anuales que ahora se utilizan en la agricultura.
La situación es similar con el arroz examinado aquí. El profesor Frommer dice: “Este rasgo de resistencia se debe a la pérdida de una función genética que no es esencial. Si desactivamos el gen por completo, las plantas se comportan normalmente. Sin embargo, como resultado de la pérdida de la función genética, resistente al virus.”
La Dra. Eliza Loo, líder del grupo de cultivos saludables, añade: “Se trata, por así decirlo, de un arquetipo que fue útil para sus antepasados, pero que ahora conduce a pérdidas devastadoras de cosechas en períodos de sequía. Parece conveniente desactivar este gen y no tiene efectos secundarios obvios”.
Sorprendentemente, ni la desactivación del gen CPR5.2, estrechamente relacionado, ni de los genes RYMV 2 y CPR5.2, al menos en condiciones de invernadero, provoca alteraciones. También es digno de mención que la pérdida de CPR5.2 no produce resistencia a RYMV . Todo indica que la edición del gen RYMV2 es un enfoque prometedor para combatir la enfermedad del arroz en África.
Más información: Yugander Arra et al, Resistencia al virus del moteado amarillo del arroz mediante la edición del genoma de Oryza sativa L. ssp. gen de nucleoporina japonica OsCPR5.1 pero no OsCPR5.2, Plant Biotechnology Journal (2023). DOI: 10.1111/pbi.14266
