CIENTÍFICOS LOGRAN REPROGRAMAR PLANTAS PARA QUE SEAN MAS TOLERANTES A LA SEQUÍA MEDIANTE BIOLOGÍA SINTÉTICA.

La investigación liderada por la Universidad de California-Riverside en biología sintética ofrece un método que reprograma plantas para que consuman menos agua después de ser expuestos a un producto agroquímico, abriendo nuevas puertas para el mejoramiento de cultivos.

Los cultivos y otras plantas se enfrentan constantemente a las condiciones adversas del medio ambiente, tales como el aumento de las temperaturas y la disminución de los suministros de agua dulce, los cuales reducen la producción y le cuesta a los agricultores miles de millones de dólares anuales.

La sequía es un importante factor de estrés ambiental que afecta el crecimiento y desarrollo de las plantas. Cuando las plantas se encuentran con la sequía, ellas naturalmente producen ácido abscísico (ABA), una hormona del estrés que inhibe el crecimiento de la planta y reduce el consumo de agua. Específicamente, la hormona activa un receptor (proteína especial) en las plantas como si fuera una mano que encaja en un guante, lo que resulta en cambios beneficiosos tales como el cierre de los estomas, para reducir el agua perdida ayudando a las plantas a sobrevivir.

Si bien es cierto que los cultivos podrían ser rociados con ABA para ayudar a su supervivencia durante una sequía, el ABA es costoso hacer, se inactiva rápidamente en el interior de las células vegetales y es sensible a la luz, y por lo tanto no se le ha encontrado una utilidad mucha directa en la agricultura. Varios grupos de investigación están trabajando para desarrollar imitadores sintéticos del ABA para modular la tolerancia a la sequía, pero una vez descubiertos estos imitadores se espera que estos enfrenten largos y costosos procesos de desarrollo.

La mandipropamida agroquímica, sin embargo, ya se usa ampliamente en la producción agrícola para controlar las plagas de los cultivos de frutas y hortalizas. ¿Podrían los cultivos amenazados por la sequía ser diseñados para responder a la mandipropamida como si se tratara del ABA, y por lo tanto mejorar su supervivencia durante la sequía? Sí, según un equipo de científicos, dirigido por Sean Cutler de la Universidad de California-Riverside.

Los investigadores trabajaron con Arabidopsis y la planta del tomate. En el laboratorio, ellos utilizaron métodos biológicos sintéticos para desarrollar una nueva versión de los receptores del ácido abscísico de estas plantas, diseñados para ser activados por la mandipropamida en lugar del ABA. Los investigadores demostraron que cuando las plantas reprogramadas eran rociadas con mandipropamida, estas sobrevivían efectivamente a las condiciones de sequía mediante la activación de la ruta del ácido abscísico, que cierra los estomas en sus hojas para evitar la pérdida de agua.

El hallazgo pone de manifiesto el poder de los métodos de biología sintética para la manipulación de los cultivos y abre nuevas puertas para el mejoramiento de cultivos que podrían beneficiar a una población mundial en crecimiento.

Sean Cutler comenta que el reutilizar con éxito un producto agroquímico para una nueva aplicación mediante la ingeniería genética de un receptor vegetal no se había hecho antes. Ellos anticipan que este método de reprogramación de respuestas vegetales utilizando la biología sintética permitirá a otros agroquímicos controlar otras características útiles tales como las tasas de resistencia a enfermedades o de crecimiento.

Cutler explicó que descubrir un nuevo producto químico y luego tener que evaluarlo y aprobarlo para su uso es un proceso extremadamente engorroso y costoso que puede tomar años. Mediante la biología sintética se tiene eludido este obstáculo pues en esencia, como se ve en este trabajo, ellos tomaron algo que ya funciona en el mundo real y reprogramaron una planta de modo que el químico pudo controlar el uso del agua.

La ingeniería de proteínas es un método que permite la construcción sistemática de muchas variantes de proteínas probándolas también para ver nuevas propiedades. Cutler y sus colaboradores utilizaron la ingeniería de proteínas para crear receptores vegetales modificados en las que la mandipropamida podría encajar y potentemente causar la activación del receptor. El receptor diseñado se introdujo en Arabidopsis y en plantas de tomate, que luego respondieron a la mandipropamida como si estuvieran siendo tratadas con ABA. En ausencia de la mandipropamida, estas plantas mostraron diferencias mínimas en comparación con las plantas que no poseen proteínas modificadas.

AVANCES EN LA COMPRENSION DE LAS INTRINCADAS REDES REGULADORAS DE LOS GENES QUE CONTROLAN EL ENGROSAMIENTO DE LA PARED CELULAR VEGETAL PODRÍAN LLEVAR A MEJORAR LA EFICIENCIA EN LA PRODUCCIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES

Unos genetistas especializados en plantas que incluyen a Sam Hazen de la Universidad de Massachusetts Amherst, y Siobhan Brady de la Universidad de California, han resuelto las redes reguladoras de los genes que controlan el engrosamiento de la pared celular por la síntesis de tres polímeros, la celulosa, la hemicelulosa y la lignina.

Los autores dicen que el más rígido de los polímeros, la lignina, representa un gran obstáculo para extraer los azúcares de la biomasa vegetal que pueden ser utilizados para producir biocombustibles. Se espera este avance sirva como base para la comprensión de la regulación de un componente vegetal integral y complejo (pared celular) y como un mapa de cómo los futuros investigadores podrían manipular los procesos formadores de polímeros para mejorar la eficiencia de la producción de biocombustibles.

Los tres polímeros claves, que se encuentran en tejidos vegetales conocidos como xilema, proporcionan a las plantas resistencia mecánica y de células resistentes al agua que transportan el liquido elemento. Trabajando en la planta modelo Arabidopsis thaliana, Hazen, Brady y sus colegas exploraron cómo un gran número de factores de transcripción interconectados regulan el engrosamiento del xilema y de la pared celular.

Entender cómo se controlan las proporciones relativas de estos biopolímeros en el tejido vegetal abriría oportunidades para rediseñar las plantas para el uso de biocombustibles.En este estudio se identificaron cientos de nuevos reguladores los cuales ofrecen una importante visión de la regulación del desarrollo de la diferenciación de las células del xilema.

En concreto, usando una serie de sistemas para identificar las interacciones proteína-DNA, ellos realizaron el barrido de más de 460 factores de transcripción expresados en el xilema de la raíz para explorar su capacidad de unirse a los promotores de unos 50 genes que se sabe están involucrados en los procesos que producen los componentes de la pared celular. Hazen indica que esto reveló una red altamente interconectada de más de 240 genes y más de 600 interacciones proteína-DNA que no se habían conocido antes.

Ellos también encontraron que cada gen de la pared celular en la red reguladora del xilema está unido a un promedio de cinco factores de transcripción diferentes de 35 familias distintas de proteínas reguladoras. Además, muchos de los factores de transcripción forman un número sorprendentemente grande de bucles feed-forward que coregulan los genes diana.

En otras palabras, en lugar de una serie de interruptores de encendido y apagado que conduce a una acción final como la fabricación de celulosa, la mayoría de las proteínas, incluyendo los reguladores del ciclo celular y la diferenciación se unen directamente a los genes de celulosa y a otros reguladores de la transcripción. Esto le da a las plantas un gran número de posibles combinaciones para responder y adaptarse al estrés ambiental, tales como la sal o la sequía, señalan los autores.

Aunque este estudio pudo identificar nodos interactivos, las técnicas utilizadas no fueron capaces de permitir a los autores determinar exactamente que tipos de bucles fee-forward están presentes en la red de regulación del xilema. Sin embargo, el trabajo ofrece un marco para futuras investigaciones que deberian permitir a los investigadores identificar maneras de manipular esta red y diseñar cultivos energéticos para la producción de biocombustibles.

MEDIANTE INGENIERÍA GENÉTICA EN ESPECIES DE ARBOLES LEÑOSOS SE HA AUMENTADO SU PRODUCCIÓN DE BIOMASA IMPORTANTE EN EL SECTOR DE BIOENERGÍA

Gracias a la biotecnología, los investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) han aumentado la producción de especies leñosas. Este resultado es de gran interés para el mercado de la energía. 

Mediante la modificación de la expresión de los genes responsables de la creación de ramas durante el primer año de especies leñosas, los investigadores del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP UPM-INIA), de la  UPM y el Instituto Nacional para la Investigación y Experimentación Agrícola (INIA), han encontrado una manera de aumentar la producción de biomasa de una plantación forestal, sin alterar su crecimiento, ni la composición o anatomía de la madera. Estos resultados tienen un importante valor de mercado para el sector de la bioenergía, por lo que este estudio ha sido protegido por una patente. 

Las yemas laterales de la mayoría de las especies leñosas en áreas cálidas y frías no brotan en la misma temporada en la que han nacido. Estos brotes, llamados prolépticos, permanecen latentes y no crecen hasta la primavera siguiente. Sin embargo, algunos brotes laterales brotan durante la misma temporada como en los álamos yotras especies salicáceas y muchas especies tropicales. De esta manera, una ramificación siléptica puede aumentar la cantidad de ramas, el área foliar y el crecimiento de los árboles en general, sobre todo durante sus primeros años de vida. 

Sobre esa base, los investigadores de la UPM han utilizado un procedimiento biotecnológico para modificar los niveles de expresión génica del gen RAV1 que incrementa el desarrollo de ramificación siléptica de especies leñosas. De esta manera, los investigadores han encontrado una manera de aumentar la producción de biomasa de una plantación de álamo. Este proceso de modificación genética es potencialmente aplicable a cualquier especie leñosa y usa sus características de adaptación a un hábitat particular. 

El procedimiento biotecnológico utilizado por estos investigadores puede garantizar los rendimientos de producción sostenible de biomasa de especies leñosas sin afectar a la demanda de alimentos. Estos resultados pueden también mitigar los efectos del calentamiento global y mejorar la seguridad energética.

AVANCES IMPORTANTES EN EL ENTENDIMIENTO DE LA SIMBIOSIS RHIZOBIUM-LEGUMINOSAS PARA SU FUTURA APLICACIÓN BIOTECNOLÓGICA

Es bien sabido que en los nódulos de las raíces de las leguminosas se encuentran bacterias, por lo general los miembros del género Rhizobium, que rompen el fuerte enlace triple entre las moléculas de nitrógeno en el aire y  vuelven a empaquetar los átomos de nitrógeno en compuestos químicos que la planta puede utilizar. A cambio, la planta suministra a las bacterias con la energía necesaria en forma de azúcar para dividir las moléculas de nitrógeno.

Las asociaciones leguminosas-rhizobium generan más nitrógeno para las plantas que todos los fertilizantes industriales utilizados en la actualidad, y proporcionan la cantidad adecuada de nitrógeno en el momento adecuado.

Por el contrario, la mayor parte del fertilizante sintético aplicado a los campos agrícolas se desperdicia, mojando el suelo y yendo hacia los cursos de agua o evaporándose a la atmósfera en forma de óxido nitroso, convirtiéndose en un riesgo ambiental y un riesgo para la salud.

Los agricultores ya pueden comprar biofertilizantes ricos en rhizobium para aumentar la formación de nódulos y mejorar la calidad del suelo sin fertilizantes sintéticos. Pero los científicos están comenzando a hablar de cultivar plantas de reingeniería para que, como las leguminosas, tengan los sistemas de fijación de nitrógeno, ya sea como nódulos en las raíces o en las propias células de la planta.

Para ello, los científicos necesitan entender los mecanismos biológicos de fijación de nitrógeno tan a fondo como un mecánico entiende las válvulas y pistones del motor de un coche. La diferencia es que la maquinaria biológica es demasiado pequeña para ser visible a simple vista.

La ciencia dio un paso más cerca a este objetivo hace poco, cuando un equipo de la Universidad de Washington en St. Louis elaboró ​​la estructura de una proteína llamada NolR que actúa como un interruptor maestro de apagado para el proceso de nodulación. Mediante la construcción de un modelo atómico exacto de la proteína, ellos fueron capaces de ver exactamente cómo reconoce y encaja éste en los genes para evitar que las bacterias se embarquen en una vida como simbionte.

El proceso de nodulación es muy raro. En primer lugar, las plantas y las bacterias  del suelo se involucran en un diálogo molecular para asegurarse de que son socios compatibles. La planta huésped libera un cóctel de sustancias químicas llamadas flavonoides que son percibidos por una proteína bacteriana llamada NodD, el cual activa los genes nod (de nodulación). Juntos, los genes nod expresan una molécula grande y compleja llamada factor nod.

El factor nod desencadena en la planta la facultad para que esta cree un circuito de infección, o un tubo a través del cual las bacterias se desplazan profundamente en la raíz , en donde están envueltos en una membrana que la planta ha sintetizado y secuestrado en vesículas dentro de las células de la corteza de la raíz de un nódulo. El metabolismo de estas bacterias e incluso su capacidad de reproducción están tan alterados que son como diferentes organismos, por ello son llamados bacteroides en lugar de bacterias.

Los científicos que trabajaron en la genética de la formación de nódulos en la década de los 80s y principios de los 90s, identificaron a NodD, un interruptor maestro de encendido para los genes nod, y a NolR, un interruptor maestro de apagado que actúa incluso en términos más generales, apagando los genes nod , NodD, y otros genes necesarios para la vida como un simbionte.
Segun Joseph Jez, PhD y profesor asociado de biología en Artes y Ciencias de la Universidad de Washington, las bacterias tienen la capacidad de activar un montón de genes para la nodulación y la simbiosis, pero es necesario mantenerlos apagados el tiempo en que son de vida libre y ese es el papel que cumple la proteína NolR.
El trabajo que llevan a cabo estos cientificos consiste en averiguar cómo se pliega la larga y filiforme molécula de proteína en sí misma para formar una maraña de hélices y cintas, y luego cómo la molécula plegada cabe en el ADN y se une con él.
Desafortunadamente, el plegamiento de las proteínas es un problema notoriamente difícil, uno aún más allá del alcance de los cálculos por ordenador. Así que la mayoría de las estructuras proteicas están siendo resueltas por cristalización de la proteína y luego irradiación del cristal con rayos X para localizar los átomos dentro de él.
Jez y luego Lee tomaron el reto de cristalizar la proteina NolR. Lee decidió empezar por el principio eligiendo una secuencia de ADN unida a NolR, ordenando ese corte de ADN, y luego tratando de cristalizar la mezcla de la proteína y el ADN juntos.
Esto debería haber sido más difícil que la cristalización de la proteína sola , pero, para su sorpresa, resultó ser más fácil. Los datos de baja resolución que Lee obtuvo del complejo proteína-ADN hizo más fácil para los científicos interpretar los datos de alta resolución de la proteína sola.
La proteína resultó tener lo que se llama un motivo hélice-giro-hélice que se encuentra comúnmente en las proteínas que se unen al ADN. La doble hélice de ADN tiene un surco mayor y surco menor que corren por la doble hélice como las roscas de un tornillo. Muchas proteínas que se unen al ADN  lo hacen a través del surco mayor más amplio.
El surco mayor es el que está abierto, y se puede ajustar una hélice de proteínas en ese surco. La naturaleza utiliza este dominio hélice-giro-hélice como una forma de posicionar las hélices en los surcos mayores. La proteína es un dímero, por lo que tiene dos hélices que están separadas perfectamente para ponerse una en cada uno de los dos surcos mayores consecutivos.
Para actuar como un interruptor maestro, la NolR tiene que ser capaz de reconocer y unirse a muchos genes diferentes. Es capaz de hacer eso porque cada uno de los genes lleva la misma secuencia de nucleótidos, llamada una secuencia de consenso, en algún lugar a lo largo de su longitud. En este caso, hay dos de tales secuencias en los surcos mayores consecutivos en todos los genes a los que NolR se une.
Los científicos están satisfechos con su progreso , pero sólo les ha hecho tener más ganas de cristalizar la otra proteína : el interruptor maestro de encendido, NodD.

INVESTIGADORES MODIFICAN GENÉTICAMENTE ÁRBOLES PARA HACER MAS FÁCIL LA PRODUCCIÓN DE PAPEL ENTRE OTROS BENEFICIOS

Investigadores han manipulado genéticamente árboles que serán más fáciles de descomponer para producir papel y biocombustible, un avance que supondrá el uso de menos productos químicos, menos energía y creación de menos contaminantes ambientales.

Uno de los mayores impedimentos para la industria de la  pulpa y el papel, así como la industria emergente de los biocombustibles es un polímero que se encuentra en la madera conocida como la lignina. La lignina constituye una parte sustancial de la pared celular de la mayoría de las plantas y es un impedimento para el procesamiento de la pulpa, del papel y de biocombustibles. Actualmente la lignina debe ser removida, un proceso que requiere significativamente de productos químicos y de energía, además de producir residuos indeseables.

Los investigadores utilizaron la ingeniería genética para modificar la lignina y hacerla más fácil de romper sin afectar negativamente a la fuerza del árbol. Shawn Mansfield, profesor de Ciencias de la Madera de la Universidad de Columbia Británica indica que están modificando los árboles para que sean procesados ​​con menor energía y menos productos químicos , y en última instancia recuperar más carbohidratos de la madera que en la actualidad.

Los investigadores habían intentado previamente hacer frente a este problema mediante la reducción de la cantidad de lignina en los árboles por supresión de genes, que a menudo resultó en árboles con retraso en el crecimiento o eran susceptibles al viento, la nieve, a las plagas y patógenos.

La estructura de la lignina naturalmente contiene enlaces éter que son difíciles de degradar. Los científicos utilizaron la ingeniería genética para introducir enlaces éster en la cadena principal de la lignina los cuales son más fáciles de descomponer químicamente.

La nueva técnica permite que la lignina pueda ser recuperada más eficazmente y usada en otras aplicaciones, tales como adhesivos, fibras de carbono y aditivos para pinturas.

La estrategia de modificación genética empleada en este estudio también podría utilizarse en otras plantas como los pastos los cuales podrían ser utilizados como un nuevo tipo de combustible que reemplace al petróleo.

La modificación genética de este tipo es un tema polémico, pero hay maneras de asegurar que los genes en cuestión no se diseminen al bosque. Estas técnicas incluyen cultivos bajo control lejos de bosques nativos, así la polinización cruzada no sea posible; introducción de genes para hacer solo árboles masculinos o femeninos o en su defecto, plantas estériles; y talar los árboles antes de que alcancen la madurez reproductiva.

En el futuro, los árboles modificados genéticamente podrían ser plantados como un cultivo agrícola, y no en los bosques nativos. El álamo es un cultivo con potencial energético para la industria de los biocombustibles debido a que el árbol crece rápidamente y en tierras agrícolas marginales. 

Por ultimo, Mansfield opina que nuestra sociedad es dependiente del petróleo  pues confiamos en el mismo recurso para todo, desde teléfonos inteligentes a la gasolina. Se tiene que diversificar y aliviar la presión de los combustibles fósiles. Árboles y plantas tienen un enorme potencial para contribuir carbono a nuestra sociedad.

DESCUBREN UNA PROTEÍNA QUE PERMITE AUMENTAR LA COSECHA DE TOMATE EN CONDICIONES DE LABORATORIO

Investigadores argentinos y brasileros descubrieron una proteína que permite duplicar el índice de cosecha en plantas de tomate en condiciones de laboratorio mediante la producción de frutos más pesados y en mayor cantidad.

Se trata del producto de un gen que regula el envío de azúcares desde las hojas a los frutos. Así, el descubrimiento de la función de la proteína SPA (Sugar Partition Affecting) abre las puertas al desarrollo de nuevas estrategias para el aumento de la producción de alimentos, señaló la autora principal del trabajo, Luisa Bermúdez.

Por su parte, el investigador adjunto del CONICET (Argentina) y jefe del grupo de genómica estructural y funcional de especies de Solanáceas del Instituto de Biotecnología del INTA Castelar, Fernando Carrari, agregó que este descubrimiento es un aporte modesto al entendimiento de la funcionalidad del genoma de esta especie ya que se trata de entender el rol de un solo gen que, en términos agronómicos, pareciera tener una función importante ya que modifica parámetros productivos.

Al silenciar el gen, la eficiencia en la exportación de azúcares desde las hojas hacia los frutos se duplica ya que, al utilizar los mismos recursos por hectárea (fertilizantes, agroquímicos, riego, etc.), su rendimiento aumenta considerablemente.

Según explicó la investigadora del CONICET que se desempeña en el INTA Castelar, luego de la fotosíntesis, la cantidad de sacarosa que llega a los frutos es regulada, entre otros mecanismos, por complejos proteicos en los cuales participa la SPA y, si bien hay muchos otros factores que afectan este transporte, lo que se vio es que cuando se altera los niveles de esta proteína en tomate, ese pasaje se ve afectado.

De esta manera, cuando los investigadores lo silenciaron se dieron cuenta de que se desarrollaban mayor cantidad de frutos que en las plantas donde estaba expresado.

Esta funcionalidad, o falta de ella, podría ser de gran utilidad para los productores que buscan incrementar cada vez más la eficiencia de los cultivos mediante distintas estrategias relacionadas con el manejo del suelo, la utilización de agroquímicos y las mejoras genéticas.

Bermúdez destacó que estas actividades, al margen de aumentar la producción, alcanzan un punto en el que la cantidad de insumos deja de ser limitante ya que genéticamente estas plantas están programadas para producir una determinada cantidad de frutos.

Por ello, el análisis funcional de los genomas, en combinación con estrategias de ingeniería genética, buscan identificar factores clave relacionados con la calidad y el rendimiento, con el fin de mejorar las especies que se cultivan actualmente a partir de la alteración de genes que ya se encuentran presentes en esa especie, por lo que no son consideradas transgénicas.

En este sentido, sólo en el tomate se conocen hasta hoy cerca de 130 genes candidatos que se encuentran asociados con caracteres de interés agronómico y el equipo de trabajo argentino-brasilero se concentró en los que estaban más relacionados con una mayor productividad y mejor calidad nutricional.

Pero también descubrieron que el gen que produce la proteína SPA estaba relacionado con otros procesos que determinan cuánto carbono fijado por la planta se exporta a los frutos y cuánto es utilizado en los tejidos fotosintéticos.

Actualmente, los equipos argentino y brasilero trabajan en la generación de una patente que les permita probar la existencia y eficacia de esta proteína en ensayos a campo. En este sentido, Bermúdez manifestó que lo esperable es que en esas condiciones las plantas se comporten de la misma manera que lo hicieron en las pruebas de laboratorio ya que la función de la proteína no parece estar directamente relacionada con factores abióticos.

Por último, la investigadora aclaró que, si bien aún no se han realizado pruebas organolépticas sobre los frutos, se observó que algunos contenidos de azúcares se modificaron en los frutos, por lo cual esto podría redundar, a su vez, en tomates con gusto diferencial. 

GENETISTAS CONSIGUEN AVANCES SIGNIFICATIVOS EN ÁLAMOS MODIFICADOS GENÉTICAMENTE

Genetistas forestales en la Universidad Estatal de Oregón (OSU) han creado álamos genéticamente modificados que crecen más rápido, tienen resistencia a las plagas de insectos y son capaces de mantener la expresión de los genes insertados durante al menos 14 años.

El avance podría ser especialmente útil en las industrias del papel y la pulpa, y en la industria emergente de los biocombustibles que podría basarse en las plantaciones de álamos híbridos.

Los investigadores afirman que el uso comercial de dichos árboles podría hacerse con álamos que también han sido modificados genéticamente para ser estériles por lo que sería improbable que sus características se propaguen a otros árboles.

El desarrollo de árboles masculinos estériles se ha demostrado en el campo. La esterilidad femenina aún no se ha realizado pero debería ser factible, dijeron. Sin embargo, no está claro si los organismos reguladores podrían permitir el uso de estos árboles, con la esterilidad como un factor clave para su mitigación.

Steven Strauss, un distinguido profesor de la biotecnología forestal en la OSU afirma que en términos del rendimiento de madera, salud y productividad de las plantaciones, estos árboles transgénicos podrían ser muy importantes, pues los experimentos de campo y la continua investigación mostraron resultados que superaron las expectativas.

Un estudio a gran escala con 402 árboles de nueve eventos de inserción rastreó el resultado de colocar el gen Cry3Aa en álamos híbridos. La primera fase se llevó a cabo en pruebas de campo entre 1998 y 2001, y en 14 años desde entonces, el estudio continuó en un "banco de clones" en la OSU para asegurar que las características valoradas fueran retenidas con la edad.

Todos los árboles fueron retirados o cortados a la edad de dos años antes de tener la edad suficiente para florecer y reproducirse, con el fin de evitar cualquier flujo de genes en poblaciones de árboles silvestres.

Con esta modificación genética, los árboles fueron capaces de producir una proteína insecticida que ayudó a protegerlos contra el ataque de insectos, pues estos pueden hacer que los árboles sean más vulnerables a otros problemas de salud. Este método ha demostrado ser eficaz como medida de control de plagas en otras especies de cultivos como el maíz y la soja, lo que resulta en una reducción sustancial en el uso de plaguicidas y una disminución de las pérdidas de cultivos.

Los álamos híbridos, que por lo general se cultivan en densas hileras en terreno llano, son especialmente vulnerables a las epidemias de insectos. La aplicación manual de plaguicidas es cara y son dirigidos a una amplia gama de insectos, en lugar de sólo a los insectos que atacan a los árboles.

Varios de los árboles transgénicos en este estudio también habían mejorado significativamente sus características de crecimiento. En comparación con los controles, los árboles transgénicos crecieron en promedio un 13% más después de dos temporadas de cultivo, y en el mejor de los casos, un 23%.

Algunos de los trabajos también usaron un clon de álamo tolerante a la sequía, otra ventaja en lo que puede ser un futuro clima más cálido y seco.

Los cultivos anuales como el algodón y el maíz ya se cultivan habitualmente como productos trangénicos con genes de resistencia a insectos. Los árboles, sin embargo, tienen que crecer y vivir por años antes de la cosecha y están sometidos a múltiples generaciones de ataques de plagas de insectos. Es por eso que la protección manipulada contra insectos puede ofrecer un mayor valor comercial, y, por lo tanto, las pruebas extendidas eran necesarias para demostrar que los genes de resistencia todavía se expresarían más de una década después de la siembra .

Según Strauss, algunos álamos híbridos genéticamente modificados ya se utilizan comercialmente en China, pero ninguno en los Estados Unidos. El uso de árboles transgénicos en los EE.UU. todavía se enfrenta a obstáculos regulatorios. Los organismos reguladores son propensos a requerir extensos estudios sobre el flujo de genes y sus efectos sobre los ecosistemas forestales, los cuales son difíciles de llevar a cabo.

Strauss aboga por la modificación de los genes de esterilidad entre los árboles como un mecanismo para controlar el flujo de genes, lo que unido a una mayor investigación ecológica podría ofrecer un camino socialmente aceptable para su despliegue comercial .

TABACO MODIFICADO GENÉTICAMENTE, EL BIOCOMBUSTIBLE DEL FUTURO

El tabaco podría ser el biocombustible del futuro y generar energía en vez de humo. Los científicos tratan de modificar genéticamente la planta del tabaco para producir combustible con el fin de reducir costes. Los experimentos acaban de empezar.

En el laboratorio de la Universidad de Berkeley, California, los investigadores intentan incorporar en la planta del tabaco características genéticas de algas para la biosíntesis de hidrocarburos, de tal manera que la planta pueda optimizar la absorción de luz y de carbono.

Actualmente, una estrategia para producir biocombustibles consiste en desestructurar la biomasa vegetal y utilizar microorganismos para fermentar los azúcares resultantes en alcohol. Por el contrario, este grupo de científicos trabajó para desarrollar una planta capaz de tomar el dióxido de carbono del aire y convertirlo directamente en un combustible prácticamente listo para ser utilizado.

Fue necesario desarrollar plantas de tabaco optimizadas en la captación de CO2 y energía solar, y en la producción de moléculas de hidrocarburos. Respecto al último punto, los científicos usaron versiones sintéticas de genes presentes en las cianobacterias que codifican enzimas para la síntesis de alcanos, una clase de hidrocarburo. 

Para aumentar la captación de CO2, el equipo utilizó nuevamente genes de cianobacterias que están involucrados en la incorporación de carbonato a partir del agua circundante, lográndose así facilitar, en el caso de las plantas, el transporte del carbono presente en el aire, al interior de los cloroplastos.

Anastasios Melis, un biólogo que forma parte de la investigación dijo que han modificado las hojas del tabaco de modo que se acumulen aceites en los espacios de aire dentro de la misma. Como parte del protocolo que han desarrollado, están eliminando todos los productos lipofílicos incluida la clorofila y otros compuestos de la clorofila.

Según los expertos, una fotosíntesis más eficaz permite producir más biocombustible. Pero, además, el tabaco transgénico tiene ventajas añadidas sobre la soja, el maíz o la caña de azúcar transgénica, ya que un aumento de precios, que resulta nefasto en el caso de los alimentos, no tendría consecuencias en este caso.

"El tabaco es perfecto porque no se come. Solo se necesita una infraestructura para su cultivo y producción. Y por eso es una excelente opción para hacer combustible", declaró la investigadora Peggy Lemaux, que trabaja en el departamento de biología microbiana de las plantas en la misma universidad.Pero antes de que lo hiciera la Universidad de Berkeley, diversas empresas y centros de investigación de todo el mundo detectaron también las virtudes del tabaco en diversos proyectos. El objetivo es la obtención de bioetanol y biodiésel de diversas formas, una de ellas, mediante la utilización de ingeniería genética.

Los impulsores de este tipo de proyectos señalan las ventajas económicas y medioambientales que supondría la producción de biocombustible a partir del tabaco: se da una salida a las plantaciones de este cultivo, se genera empleo en el mundo rural, se aprovechan terrenos no aptos para alimentos y se reduce la dependencia de los combustibles fósiles y su impacto en la contaminación y el cambio climático.

El interés en los biocombustibles ha crecido en las últimas décadas. La actual producción de biocombustibles supera los 100 millones de litros en todo el mundo, lo que representa casi un 3% del combustible para el transporte en carretera.

Por su parte, la Agencia Internacional de la Energía (AIE) se ha fijado como objetivo que una cuarta parte de la demanda mundial de combustibles sea de origen biológico de aquí al año 2050.

Para mas información aquí les dejo un vídeo de  euronews:

http://es.euronews.com/2013/05/30/el-tabaco-podria-ser-el-biocombustible-del-futuro/

TRATAN DE GENERAR ELECTRICIDAD A PARTIR DE VEGETALES MEDIANTE UNA MANIPULACIÓN DE SU MECANISMO FOTOSINTÉTICO

Usar masas de vegetación como centrales eléctricas es un proyecto en el que ahora mismo está trabajando un equipo de la Universidad de Georgia en Athens, Estados Unidos.

El Sol es la fuente más abundante de energía en el planeta. Sin embargo, sólo una pequeña fracción de la radiación solar que llega a la Tierra es convertida por la tecnología actual en electricidad.

Para ayudar a cambiar esta situación, el equipo de Ramaraja Ramasamy, de la citada universidad, estudió los mecanismos de la naturaleza de nuestro mundo para aprovechar la energía solar, y ha obtenido de ellos la inspiración necesaria para comenzar a desarrollar una nueva tecnología que hace posible usar vegetales para generar electricidad.

Las plantas son las campeonas indiscutibles en el aprovechamiento de la energía solar. Tras millones de años de evolución, la mayoría de ellas opera a casi el 100 por ciento de eficacia cuántica, lo que significa que por cada fotón de la luz solar que captura la planta, obtiene un número igual de electrones. Convertir incluso una fracción de esto en electricidad mejoraría la eficiencia de los paneles solares, los cuales generalmente operan en niveles de eficiencia de entre el 12 y el 17 por ciento.

Durante la fotosíntesis, las plantas usan la luz solar para dividir moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno, lo que produce electrones. Estos electrones recién liberados se utilizan para ayudar a crear azúcares que las plantas emplean como alimento para abastecer su crecimiento y reproducción.

El equipo de Ramasamy, ha desarrollado una forma de interrumpir la fotosíntesis de tal modo que los electrones puedan ser capturados antes de que la planta los utilice para formar esos azúcares.

La tecnología de Ramasamy se basa en manipular las estructuras de la célula vegetal que son responsables de capturar y almacenar energía de la luz solar. La manipulación apropiada de las proteínas contenidas en dichas estructuras permite interrumpir el flujo natural de los electrones.

Estas estructuras modificadas son inmovilizadas en un conjunto especialmente diseñado de nanotubos de carbono, estructuras cilíndricas de diámetro nanométrico. Los nanotubos actúan como un conductor eléctrico, capturando los electrones desde la planta y enviándolos a través de un cable.

En experimentos a pequeña escala, este diseño originó niveles de corriente eléctrica que, a igualdad de condiciones de alimentación de luz solar, son dos órdenes de magnitud mayores que los conseguidos previamente en sistemas similares.

Ramasamy advierte que todavía hay que realizar mucho más trabajo antes de que esta tecnología alcance la comercialización, pero él y sus colaboradores ya están trabajando en mejorar la estabilidad y la eficiencia de su dispositivo.

CREAN TOMATES MODIFICADOS GENETICAMENTE PARA ELIMINAR EL COLESTEROL MALO DE QUIENES LO CONSUMEN

Se ha logrado obtener, por ingeniería genética, tomates que producen un péptido que al comerlos elimina al colesterol malo, emulando las acciones del colesterol bueno (colesterol HDL, de lipoproteínas de alta densidad), que es conocido por su papel al eliminar de las arterias al colesterol malo (colesterol LDL, de lipoproteínas de baja densidad).

El equipo de los doctores Alan M. Fogelman,director de la unidad de investigación de la aterosclerosis en la Escuela David Geffen de Medicina, y Srinavasa T. Reddy, ambos de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), preparó por ingeniería genética los citados tomates y, en forma molida y liofilizada, los agregaron a la dieta rica en grasas, típica de los humanos en las naciones industrializadas, con la que se alimentó a unos ratones que no poseían la capacidad de eliminar el colesterol malo de su sangre y que inexorablemente desarrollaban inflamación y aterosclerosis cuando consumían una dieta rica en grasas.

Los investigadores constataron que los ratones que comieron los tomates enriquecidos con el péptido, los cuales representaron el 2,2 por ciento de su dieta rica en grasas, tuvieron una acumulación significativamente menor de placa aterosclerótica, menores niveles de inflamación, mayor actividad de una enzima antioxidante asociada con el colesterol bueno, niveles más altos de colesterol bueno, y menores niveles de un ácido promotor de tumores que acelera la acumulación de placa en las arterias de modelos animales.

Varias horas después de que los ratones terminaban de comer, se detectaba el péptido intacto en el intestino delgado, pero no se le encontraba así en la sangre. Según los investigadores, esto es un fuerte indicio de que el péptido actúa en el intestino delgado y luego es degradado a aminoácidos naturales antes de ser absorbido en la sangre, como sucede con los demás péptidos y proteínas del tomate. Esto hace pensar que escoger como objetivo al intestino delgado puede ser una nueva estrategia para prevenir la aterosclerosis de origen alimentario, la cual es una enfermedad provocada por placas en las arterias que puede conducir a ataques al corazón y derrames cerebrales.

DISEÑAN PAREDES CELULARES VEGETALES PARA AUMENTAR LOS RENDIMIENTOS DE AZÚCAR PARA BIOCOMBUSTIBLES

La biomasa lignocelulósica es el material orgánico más abundante en la Tierra, durante miles de años se ha utilizado para la alimentación animal, y durante los últimos dos siglos ha sido un elemento básico de la industria papelera. Este recurso abundante, sin embargo, también podría suministrar los azúcares necesarios para producir biocombustibles avanzados que pueden complementar o sustituir a los combustibles fósiles.

Un desafío importante a sortear para conseguir este objetivo es encontrar maneras más rentables de extraer los azúcares. Los pasos principales para lograr este objetivo están siendo adoptados por los investigadores del Joint BioEnergy Institute (JBEI) en el Departamento de Energía de los E.E.U.U., quienes a través de herramientas de la biología sintética, han diseñado plantas saludables cuya biomasa lignocelulósica es más fácilmente descompuesta en azúcares simples para biocombustible.
Dominique Loque y sus colegas han trabajado sobre Arabidopsis, las paredes celulares secundarias de estas plantas se han manipulado genéticamente para reducir la producción de lignina y  aumentar el rendimiento de los azúcares de combustible.
Loque y su grupo de investigación se han centrado en reducir la obstinación natural de las paredes celulares de las plantas a renunciar a la fabricación de azúcares. A diferencia de los azúcares simples a base de almidón de maíz y otros granos, los azúcares de polisacáridos complejos en las paredes celulares de la planta están encerrados dentro de un polímero aromático resistente llamado lignina. Lograr que estos azúcares se liberen de sus jaulas de lignina ha requerido el uso de productos químicos costosos y no amigables con el medio ambiente a altas temperaturas, un proceso que eleva los costos de producción de biocombustibles a partir de estos azúcares.
Según Loque la lignina es el principal contribuyente a la obstinación de la pared celular para integrar sus polímeros de polisacáridos y reducir su extractabilidad y accesibilidad a las enzimas hidrolíticas. Desafortunadamente la mayoría de los esfuerzos para reducir el contenido de lignina durante el desarrollo de la planta se han traducido en la reducción severa del rendimiento de biomasa y una pérdida de la integridad de los vasos conductores, tejidos responsables de la distribución de agua y de los nutrientes desde las raíces a los demás órganos.

Para superar el problema de lignina, Loque y sus colegas reconfiguraron la regulación de la biosíntesis de la lignina y crearon un bucle artificial positivo de retroalimentación (APFL por sus siglas en inglés) para mejorar la biosíntesis de la pared celular secundaria en un tejido específico. La idea era reducir la obstinación de la pared celular y aumentar el contenido de polisacáridos sin afectar el desarrollo de la planta.

Los investigadores aplicaron el APFL a las plantas de Arabidopsis de modo que la biosíntesis de lignina se desconectó de la pared celular secundaria, entonces se pudo mantener la integridad de los vasos conductores y fueron capaces de producir plantas sanas con lignina reducida y la deposición mejorada de los polisacáridos en las paredes celulares. En otras palabras, los investigadores lograron acumular mas azúcar en plantas mejoradas sin estropearlo con la lignina.

Loque y sus colegas creen que la estrategia APFL que ellos utilizaron para mejorar la deposición de polisacárido en las paredes celulares de sus plantas de Arabidopsis también podría ser rápidamente implementada en otras especies de plantas vasculares. Esto podría aumentar el contenido de la pared celular para el beneficio de la producción de papel y la industria forrajera, así como para aplicaciones de bioenergía. Actualmente están desarrollando nuevas versiones e incluso mejores de estas estrategias.

Interesante, mas celulosa con menos lignina, trataré de averiguar mas acerca de la estrategia APFL. Para mas información "Engineering secondary cell wall deposition in plants" es el título del paper publicado con la investigación.