Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Dakota del Sur, dirigido por el profesor Wanlong Li, recibió una subvención del Departamento de Agricultura de EE. UU. para editar el código genético de las plantas de trigo y hacerlas más tolerantes al estrés por calor.
South Dakota State University (15 de julio de 2024).- El trigo es el segundo cereal más producido del mundo y un ingrediente esencial para el pan, la pasta, la pizza, la cerveza, los cereales para el desayuno y muchos otros alimentos. Dakota del Sur desempeña un papel clave en la producción general de trigo de Estados Unidos, con más de 60 millones de bushels producidos en 2023, por un valor aproximado de 500 millones de dólares.
Las temperaturas ideales para cultivar trigo, según la NASA, varían entre 21 C° y 23.8 C°, pero algunas variedades, como el trigo de invierno, pueden crecer en temperaturas tan bajas como 4.4 C°. Pero cuando las temperaturas superan los 32 C°, el estrés por calor puede causar una pérdida significativa de rendimiento. Esta es una preocupación creciente ya que se prevé que la «canasta de trigo del mundo», es decir, las Grandes Llanuras de América del Norte, experimente olas de calor más frecuentes y temperaturas promedio de verano más altas ante un clima cambiante.
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A los investigadores les preocupa que estos cambios climáticos puedan provocar una disminución de la producción futura de trigo, amenazando la seguridad alimentaria mundial y las economías agrícolas regionales. Un equipo de la Universidad Estatal de Dakota del Sur pretende abordar este problema editando el código genético de las variedades de trigo para hacerlas más tolerantes al estrés por calor.
«Nuestro objetivo es mejorar la tolerancia al calor del trigo mediante tecnología de edición genómica de precisión», dijo Wanlong Li, investigador principal del proyecto y profesor del Departamento de Biología y Microbiología de SDSU.
Este trabajo está siendo financiado a través de una subvención de 270.244 dólares del Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura del Departamento de Agricultura de EE. UU (USDA).
Se necesitan variedades de trigo tolerantes al calor, pero el mejoramiento de la tolerancia al calor en el trigo se ve obstaculizado por mecanismos genéticos complicados. Los métodos convencionales de fitomejoramiento también pueden tardar décadas en introducir con éxito rasgos nuevos o mejorados, como la tolerancia al calor. La tecnología de edición del genoma vegetal es una herramienta que permite a los investigadores agregar, eliminar o alterar ADN en el genoma de manera eficiente. En lugar de décadas, se puede introducir una nueva característica en tan solo unos pocos años con esta tecnología avanzada.
Li cree que una enzima prometedora recientemente surgida, la Rubisco activasa, puede mejorar la tolerancia al calor y la fotosíntesis en las variedades de trigo. Para probar su teoría, el equipo de investigación utilizará una herramienta llamada «repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas (CRISPR)» para editar con precisión el gen objetivo, lo que dará como resultado nuevas plantas de trigo que se probarán en una variedad de temperaturas y condiciones climáticas.
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«Se espera que estos resultados tengan un impacto positivo en la mejora de la tolerancia al calor del trigo», añadió Li.
«Este premio permitirá al Dr. Li y su equipo investigar alteraciones genéticas que aumentarán la termoestabilidad de la activasa Ruisco, una enzima relacionada con la tolerancia al calor en el trigo y otras especies de plantas», dijo Jeremy Chambers, jefe del Departamento de Biología y Microbiología de SDSU. «Su equipo utilizará la edición genética avanzada para mantener la salud del trigo ajustando la temperatura óptima en anticipación de temporadas de cultivos más cálidas».
El proyecto previsto de dos años de duración, titulado «Edición de precisión de TARCA2 para mejorar la tolerancia al calor en el trigo», tiene potencial de impacto mucho más allá de las fronteras de Dakota del Sur. La inseguridad alimentaria es una preocupación internacional, y con el aumento demográfico y de las temperaturas, garantizar que los cultivos de cereales esenciales, como el trigo, puedan crecer en condiciones climáticas cambiantes es una prioridad mundial.
«No puedo esperar a ver el impacto de este trabajo en nuestra comunidad agrícola y nuestra economía en Dakota del Sur y más allá», añadió Chambers.