Científicos del Centro de Ciencias de los Recursos Sostenibles (CSRS) perteneciente al Instituto japonés RIKEN, han desarrolladovariedades de arroz tolerantes a la sequía en situaciones reales.
El estudio fue publicado en Plant Biotechnology Journal, donde informa que el arroz transgénico modificado con un gen proveniente de la planta Arabidopsis produce más arroz que el arroz no modificado cuando se somete al estrés provocado por la sequía natural. El estudio se llevó a cabo en colaboración con investigadores del Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) en Colombia y el Centro Internacional Japonés de Investigación de Ciencias Agrícolas (JIRCAS) en Japón.
A medida que la cantidad de arroz necesaria para ayudar a alimentar a la población mundial aumenta, las consecuencias de la reducción de los cultivos relacionada con la sequía son cada vez más graves. Los científicos de RIKEN y sus colaboradores abordaron esta cuestión desarrollando variedades transgénicas de arroz que son más resistentes a la sequía.
Normalmente, las plantas se adaptan al estrés relacionado con la sequía al producir osmoprotectores, moléculas como los azúcares solubles que ayudan a evitar que el agua salga de las células. La galactinol sintasa (GolS) es una enzima necesaria para producir uno de estos importantes azúcares llamados galactinol. En trabajos previos, los científicos de RIKEN demostraron que las plantas de Arabidopsis expresan el gen AtGolS2 en respuesta al estrés por sequía y salinidad.
«El gen GolS2 de Arabidopsis se identificó por primera vez con investigación básica en RIKEN», explica el científico de RIKEN Fuminori Takahashi. «Usándolo, pudimos mejorar la resistencia al estrés relacionado con la sequía, y aumentar el rendimiento de grano del arroz en condiciones de campo seco. Este es uno de los mejores casos modelos en los que el conocimiento de investigación básica se ha aplicado con éxito a la investigación de una resolución a un problema relacionado con los alimentos».
Para este estudio se crearon varias líneas de arroz transgénico brasileño y africano que sobreexpresan este gen, y con sus colaboradores del CIAT y JIRCAS, probaron cómo el arroz creció en diferentes condiciones en diferentes años.
Los resultados fueron muy prometedores. Primero, cultivaron las diferentes líneas de arroz en condiciones de invernadero y mostraron que el arroz brasileño y africano modificado mostró realmente mayores niveles de galactinol que el arroz control no modificado. A continuación, probaron la tolerancia a la sequía durante el período de crecimiento de las plántulas, ya que este período a menudo se superpone con la sequía estacional. Con el fin de controlar con precisión esta parte del experimento, se llevó a cabo en un refugio libre de lluvia que les permitió crear artificialmente condiciones de sequía. Después de tres semanas, las cepas modificadas habían crecido más altas y mostraron menos laminación foliar, una respuesta común al estrés por sequía.
La tolerancia a la sequía fue confirmada en la etapa reproductiva en tres ensayos de campo libres de lluvia en Colombia. Estos ensayos se realizaron durante diferentes estaciones y diferentes lugares. Sin embargo, las líneas transgénicas en ambas especies de arroz mostraron mayor rendimiento, mayor biomasa, menor laminación foliar y mayor fertilidad que el arroz no modificado. Un examen más detenido mostró que cinco de las cepas más prometedoras tenían mayor contenido relativo de agua durante las condiciones de sequía y también utilizaban más luz para la fotosíntesis y contenían más clorofila.
Finalmente, probaron el arroz transgénico durante un período de tres años en diferentes entornos naturales. Nuevamente, varias de las cepas transgénicas mostraron mayor rendimiento de grano bajo sequía natural leve y severa.
¿Cuándo podríamos ver este útil arroz en el mercado? Según Takahashi, la mayor barrera a la disponibilidad comercial es que utilizaron tecnología de modificación genética (GM) para generar el arroz transgénico GolS2. «Ahora, hemos comenzado nuestro próximo proyecto colaborativo, en el que vamos a generar arroz útil sin tecnología GM. Podría tomar 5-10 años para alcanzar nuestra meta, pero debemos seguir adelante porque las sequías y el cambio climático podrían empeorar en el futuro.»