Un equipo internacional de investigación, que incluye a investigadores de la Universidad de Tel Aviv, ha aislado tres genes de resistencia a las enfermedades a partir de hierbas silvestres, lo que permite la resistencia a las enfermedades de la roya (especie de hongo) que causan graves daños a los rendimientos del trigo en todo el mundo. El proyecto se vio facilitado por varias innovaciones tecnológicas que redujeron drásticamente el tiempo necesario para identificar y aislar genes de especies vegetales silvestres y transferirlos a plantas cultivadas.
Los tres genes se aislaron de plantas conservadas en el Banco de Genes de Cereales Silvestres Liberman Okinow del Instituto de Investigación de Cultivos de Cereales (ICCR) de la Universidad de Tel Aviv. Dos de los genes, que proporcionan inmunidad contra la enfermedad de la roya del tallo, fueron aislados por un equipo internacional dirigido por investigadores del Reino Unido. El tercer gen, aislado por investigadores de la TAU, proporciona resistencia contra dos enfermedades diferentes: la roya de la hoja y la roya de la raya, actualmente exacerbadas debido al aumento de las temperaturas en todo el mundo.
El profesor Amir Sharon, director del ICCR, afirma que el aislamiento de los genes fue posible gracias a varios avances tecnológicos, y que estas tecnologías novedosas también pueden utilizarse para aislar genes con otras propiedades beneficiosas. Transferidos al genoma del trigo cultivado, estos genes servirán para generar mejores variedades de trigo, con mayor rendimiento y resistentes a enfermedades, plagas y condiciones ambientales adversas.
El equipo de investigación de la TAU explica que el trigo suministra alrededor del 20% de todas las calorías y proteínas que consume la humanidad, llegando hasta el 50% en algunas regiones. Sin embargo, a lo largo de los milenios, el proceso de cultivo ha reducido la diversidad de las variedades de trigo y, en consecuencia, las variedades de trigo modernas son más vulnerables que sus predecesoras a las enfermedades, las plagas y los riesgos climáticos. Ahora, la creciente crisis climática crea una necesidad urgente de producir variedades de trigo capaces de prosperar en condiciones ambientales y climáticas extremas y de resistir plagas y enfermedades.
«Al igual que cada uno de nosotros lleva sólo una pequeña parte de los genes de sus abuelos, el trigo cultivado contiene sólo un remanente de la herencia genética de sus antiguos ancestros. Dado que el trigo se originó en nuestra parte del mundo, los cereales silvestres que crecen en nuestra región son los progenitores del trigo cultivado, y todavía son portadores de una rica variedad de rasgos genéticos que pueden utilizarse para desarrollar variedades de trigo mejoradas», explica el profesor Sharon.
Algunos rasgos de las plantas silvestres ya se han incorporado al trigo cultivado a lo largo de los años, pero este gran potencial genético permanecía en su mayor parte sin explotar, ya que, hasta hace poco, se tardaba más de una década en aislar un solo gen. Hoy, gracias a varios avances tecnológicos, especialmente la secuenciación del genoma y la bioinformática, pudieron aislar nuevos genes en menos de un año. Así, solo el año pasado se aislaron tres genes que proporcionan resistencia a diversas enfermedades de la roya a partir de semillas de plantas silvestres conservadas en nuestro banco de genes.
Estos genes, implantados en el trigo cultivado, pueden reducir significativamente los daños causados por las enfermedades en cuestión sin necesidad de utilizar pesticidas, evitando así las pérdidas de rendimiento y protegiendo al mismo tiempo el medio ambiente. Además de la resistencia a las enfermedades, colaboramos con investigadores de todo el mundo para aislar genes de otros rasgos beneficiosos. Así, por ejemplo, trabajaron con investigadores de la Universidad Ben-Gurion, que recientemente han aislado genes de resistencia a las plagas en el trigo silvestre, y en nuestro propio Instituto hemos identificado un nuevo gen en los progenitores del trigo, que puede proporcionar resistencia en un clima árido.
El profesor Sharon añade que, además de los nuevos métodos de aislamiento de genes, se han producido grandes avances en biotecnología, concretamente en las tecnologías de transferencia de genes y edición del genoma. Estas tecnologías permiten la transferencia de nuevos genes a las plantas de cultivo, así como la introducción de cambios en los genes de trigo existentes. El ICCR pone en práctica estas nuevas tecnologías, ofreciendo servicios de transformación genética y edición del genoma del trigo a investigadores de otros institutos, así como a empresas comerciales.
«Con el apoyo del Jefe Científico del Ministerio de Agricultura de Israel, y el Centro Israelí para la Edición del Genoma en la Agricultura, hemos establecido un centro para la transformación del trigo y la edición del genoma en el ICCR. Se trata de un hito importante que nos permite, por primera vez, llevar a cabo una transformación eficaz del trigo aquí en Israel», afirma el profesor Sharon. La doctora Arava Shatil Cohen, jefa de la unidad de transformación del trigo, agrega: «Con estas tecnologías podemos implantar nuevos genes y utilizar métodos de edición del genoma para dotar al trigo de nuevas propiedades. Utilizamos nuestros sistemas para promover la investigación en el ICCR, y también ayudamos a las empresas e investigadores de otras instituciones que desean utilizar esta tecnología«.
Y el profesor Sharon concluye: «En la actualidad, nuestro banco de genes incluye más de 17 mil semillas de 20 especies diferentes de cereales silvestres, recogidas en Israel durante los últimos 50 años. Esta colección es única, en primer lugar, por el gran número de especies relacionadas con el trigo cultivado. Además, una gran parte de las plantas conservadas en nuestro banco genético se recogieron en naturales que ya no existen debido al rápido desarrollo urbano de Israel. Esencialmente, la colección sirve de caja fuerte para los genes necesarios para crear nuevas variedades mejoradas de trigo que darán a la humanidad cosechas más grandes y harán frente a los retos del cambio climático. Las nuevas tecnologías son la clave de la caja fuerte: nos permiten identificar y extraer rápidamente los genes necesarios e incorporarlos al trigo cultivado».