Granos de trigo más grandes y pesados, así es como el profesor asociado Wanlong Li del Departamento de Biología y Microbiología de la Universidad Estatal de Dakota del Sur (SDSU), Estados Unidos, busca aumentar la producción de trigo. A través de una subvención de tres años y $930.000 dólares del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA), Li está colaborando con Bing Yang, profesor asociado en genética, desarrollo y biología celular en Iowa State, para aumentar el tamaño y el peso de grano de trigo mediante una herramienta de edición génica de alta precisión conocida como CRISPR/Cas9.
La SDSU es una de las siete universidades de todo el país que reciben fondos para desarrollar nuevas variedades de trigo como parte del Programa de la Asociación Internacional de Producción de Trigo (IWYP) del Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura. El programa apoya la Iniciativa Trigo del G20, que busca mejorar la genética relacionada con el rendimiento y desarrollar variedades adaptadas a las diferentes regiones y condiciones ambientales.
El objetivo de IWYP, que se formó en 2014, es aumentar los rendimientos de trigo en un 50% en 20 años. En la actualidad, la ganancia anual de rendimiento es inferior al %, pero para alcanzar la meta del IWYP, los rendimientos de trigo deben aumentar un 1,7% al año. «Es un salto cuántico», dijo. «Necesitamos mucho trabajo para alcanzar esto».
Los seres humanos consumen más de 500 millones de toneladas de trigo al año, según Li. Sin embargo, la producción de trigo de Estados Unidos está disminuyendo porque los agricultores pueden ganar más dinero cosechando otros cultivos. Espera que el aumento del potencial de rendimiento haga que el trigo sea más rentable.
En primer lugar, los investigadores identificarán los genes que controlan el tamaño y el peso de los granos en el trigo harinero con el genoma del arroz como modelo.
La herramienta de edición CRISPR permite a los investigadores noquear (o silenciar) cada gen regulador negativo y, por tanto, estudiar su función, según con Li. «CRISPR es rápido y preciso», añadió. «Puede producir mutaciones muy precisas».
Esta técnica se utilizará para crear 30 construcciones que apuntan a 20 genes que afectan negativamente el tamaño y el peso del grano del trigo. A partir de estos, las Instalaciones de Transformación de Plantas de la Universidad de California Davis, a través de un contrato de servicio, producirán 150 plantas transgénicas de primera generación y los investigadores de la SDSU a continuación, identificarán cuáles producen semillas más grandes. Un estudiante graduado y un asistente de investigación trabajarán en el proyecto.
«Los productos finales no son organismos transgénicos», enfatizó Li. «Cuando transferimos uno de los genes CRISPR al trigo, es transgénico. Esto produce entonces una mutación en una región genómica diferente. Cuando las plantas son auto-polinizadas o retrocruzadas, el transgén y la mutación se separan”.
Los investigadores entonces revisan las plantas para seleccionar las que llevan las mutaciones deseadas. «Esto es transgénico nulo», dijo Li, señalando queel USDA ha aprobado este proceso en otros organismos. Yang utilizó esta técnica para desarrollar arroz resistente al tizón.
Como parte del proyecto, los investigadores también transferirán las mutaciones al trigo duro. En última instancia, estas mutaciones de aumento del rendimiento, junto con los marcadores para identificar los rasgos, se pueden transferir al trigo de primavera e invierno.