El virus de la mancha amarilla del arroz (RYMV) es responsable de importantes pérdidas de cultivos en África, especialmente entre los pequeños agricultores. Un equipo de investigación de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) y el Instituto Nacional de Investigación para el Desarrollo Sostenible (IRD) de Francia utilizó tecnología de edición del genoma para crear variedades de arroz resistentes a la enfermedad.
El equipo describe el desarrollo de estas variedades de arroz en el Journal of Plant Biotechnology como un primer paso hacia el desarrollo de variedades adaptadas localmente y resistentes a enfermedades para los productores de alimentos a pequeña escala en África.
RYMV es un virus de ARN que se transmite por contacto directo entre los escarabajos y las hojas. En África, donde la mayoría de los productores cultivan menos de una hectárea de tierra, el virus suele provocar pérdidas de entre el 10 y el 100 por ciento de las cosechas de arroz. Por lo tanto, es un problema que pone en peligro la vida de los agricultores de las zonas más pobres.
"Actualmente no existe ninguna protección eficaz contra este virus". El Dr. Yugander Arra, autor principal del estudio, dijo: "La única protección real es cultivar variedades de arroz con genes resistentes al RYMV para que las plantas no se infecten".
Un equipo de investigación del Instituto de Fisiología Molecular de la Universidad de Harvard (dirigido por el Profesor Dr. Wolf B. Frommer) y el Instituto de Investigación para el Desarrollo (IRD) de Montpellier, Francia, ha desarrollado esta cepa de arroz resistente.
Actualmente hay tres genes de resistencia conocidos; las mutaciones en uno de estos genes (llamados RYMV1, 2 y 3) son suficientes para conferir resistencia. El gen de resistencia rymv2 aparece en variedades de arroz africano (Oryzaglaberrima) con menores rendimientos. RYMV2, también conocido como CPR5.1, codifica una proteína importante del poro nuclear. En la planta modelo Arabidopsis thaliana, la eliminación de la única copia del gen CPR5 da como resultado una resistencia de amplio espectro no sólo a virus, sino también a bacterias y hongos. Sin embargo, el crecimiento de Arabidopsis está severamente restringido, con lesiones espontáneas en las plantas y bajos rendimientos. Por tanto, es importante probar si la resistencia de rymv2 puede transferirse a otras variedades de arroz sin efectos negativos.
Desafíos y soluciones del mejoramiento del arroz
En África se utilizan principalmente otras variedades de arroz de alto rendimiento basadas en la variedad asiática Oryzaindica (indica), que no tienen genes de resistencia. Sin embargo, insertar los genes relevantes no es un enfoque particularmente prometedor porque la descendencia de tales híbridos "interespecíficos" es altamente estéril y, por lo tanto, no puede reproducirse ni transmitirse fácilmente el gen de resistencia.
Ahora, utilizando el método de edición del genoma CRISPR/Cas, el equipo de investigación ha demostrado que se pueden generar mutaciones en el gen RYMV2 en variedades de arroz asiáticas para hacerlas similares al arroz africano en cuanto a resistencia al virus. El siguiente paso es utilizar el mismo enfoque para recopilar variedades de élite africanas relevantes y luego ponerlas a disposición de los pequeños productores de África. Ayudar a estos agricultores es el objetivo de Crops for Health, un consorcio internacional de investigación liderado por la Universidad de Harvard.
Los mecanismos genéticos de las plantas que fueron beneficiosos para la supervivencia en las primeras etapas de la evolución ahora tienen más probabilidades de ser perjudiciales. El maíz es un buen ejemplo: un gen hace que los granos aborten cuando son fertilizados por la sequía. El gen provoca un rasgo que fue bueno para los ancestros silvestres perennes de las plantas de maíz actuales, pero que tiene un efecto perjudicial sobre los rendimientos de las plantas anuales utilizadas en la agricultura actual.
Una situación similar existe para el arroz estudiado aquí. El profesor Frommer dijo: "Este rasgo de resistencia se puede atribuir a la pérdida de función de un gen no esencial. Si desactivamos completamente el gen, las plantas se comportan normalmente. Sin embargo, debido a la pérdida de función del gen, se vuelven resistentes al virus".
La Dra. Eliza Loo, líder del Grupo de Cultivos Saludables, añadió: "Se podría argumentar que este es un prototipo que fue útil para sus antepasados pero que ahora está causando pérdidas devastadoras en los cultivos durante los períodos de sequía. No parece haber efectos secundarios obvios al desactivar este gen".
Sorprendentemente, desactivar el gen CPR5.2 estrechamente relacionado o tanto RYMV2 como CPR5.2 no causó daños, al menos en condiciones de invernadero. Vale la pena señalar que la eliminación del gen CPR5.2 no produce resistencia al RYMV. Todo esto demuestra que editar el gen RYMV2 es un método factible para controlar las enfermedades del arroz en África.
Fuente compilada: ScitechDaily