Investigadores del Boyce Thompson Institute (BTI) y la Universidad Estatal de Iowa (ISU) han desarrollado un método innovador y más accesible para la bioingeniería del maíz, superando las barreras técnicas que antes limitaban esta práctica a grandes empresas con infraestructura avanzada. Al utilizar plántulas jóvenes en lugar de embriones maduros, este enfoque simplifica el proceso de transformación genética, permitiendo que más laboratorios académicos participen en la mejora de cultivos esenciales para la seguridad alimentaria global. Este avance, respaldado por la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) a través del programa CROPPS, promete acelerar la investigación en maíz y facilitar el desarrollo de variedades más resistentes y productivas.
Boyce Thompson Institute / 1 de mayo, 2025.- Si miras a tu alrededor, quizá no te des cuenta, pero el maíz está en todas partes. De una forma u otra, está en los cereales de tu despensa, en los cosméticos y medicamentos de tu baño, en las croquetas del comedero de tu mascota y en el tanque de bencina de tu automóvil.
El maíz es un cultivo importante en Estados Unidos, y sus derivados se utilizan en prácticamente todos los aspectos de nuestra vida. Su demanda crece, incluso cuando las condiciones ambientales impredecibles dificultan que los agricultores mantengan su rendimiento actual.
Durante milenios, los seres humanos han modificado cultivos intencionalmente para satisfacer las necesidades en constante evolución de la sociedad. Hoy en día, gracias a los avances científicos y tecnológicos, podemos modificar cultivos mediante bioingeniería modificando sus genomas (el mapa biológico de las plantas) para crear versiones resistentes a la sequía, de mayor rendimiento y extranutritivas que satisfagan nuestras necesidades modernas.
Sin embargo, para algunas especies de cultivos, como el maíz, la bioingeniería presenta un desafío técnico y requiere recursos que no están disponibles en muchas instituciones de investigación. En un trabajo publicado recientemente en la revista In Vitro Cellular & Developmental Biology—Plant, laboratorios del Instituto Boyce Thompson (BTI) y la Universidad Estatal de Iowa (ISU) colaboraron con científicos de Corteva Agriscience para establecer un método más accesible de bioingeniería de maíz que allanará el camino para mejorar este cultivo crucial.
Los métodos tradicionales de bioingeniería para el maíz utilizan embriones inmaduros muy pequeños, extraídos de los granos de maíz de plantas maduras. Estos embriones se someten a un proceso llamado transformación, en el que se transfiere un fragmento de ADN especialmente diseñado al genoma del maíz para dotar a las plantas de una característica deseada. Por ejemplo, a una planta de maíz se le puede administrar un gen que aumenta su resistencia a una enfermedad que, de otro modo, podría diezmar el campo de un agricultor.
La tasa de éxito de este método de transformación depende en gran medida de la calidad de los embriones, y los embriones de alta calidad requieren instalaciones de cultivo avanzadas. Sin embargo, como divulgó la Dra. Joyce Van Eck, profesora del BTI y una de las investigadoras principales del proyecto: «Pocos grupos de investigación académica cuentan con la infraestructura necesaria para cultivar el maíz de alta calidad necesario para la transformación, por lo que el método se ha restringido en gran medida a la industria comercial».
El éxito también depende del tipo de maíz, o genotipo, que se transforma, ya que cada genotipo tiene una composición genética distinta y variaciones en sus rasgos. «Muchos laboratorios utilizan el genotipo B73 como estándar para los experimentos», explicó el Dr. Ritesh Kumar, investigador postdoctoral en el laboratorio de Van Eck y primer autor del estudio, «pero es muy difícil transformar embriones B73». Por lo tanto, ha sido oneroso utilizar este genotipo de maíz para estudiar la función genética.
Todos estos factores han contribuido a lo que la Dra. Van Eck describió como un «cuello de botella» en la investigación del maíz: los científicos se ven limitados en sus logros mediante técnicas de transformación que consumen muchos recursos y no son ideales.
Para facilitar el acceso a la transformación del maíz, los investigadores adaptaron una técnica desarrollada recientemente por científicos de Corteva Agriscience. En ella, se utilizan los haces compactos de hojas en desarrollo, o verticilos foliares, de plántulas jóvenes para la transformación, en lugar de embriones de plantas maduras. Con este método, las plantas solo necesitan crecer durante unas dos semanas y no necesitan alcanzar la madurez para la cosecha de embriones, lo que reduce tanto el tiempo empleado como la necesidad de instalaciones de cultivo avanzadas.
Este método de transformación de verticilos foliares utilizó originalmente un plásmido auxiliar patentado, desarrollado en Corteva Agriscience, que proporcionó las herramientas moleculares necesarias para transferir el fragmento de ADN especialmente diseñado al genoma del maíz. En el presente estudio, los investigadores probaron el rendimiento de un plásmido auxiliar alternativo, disponible públicamente, desarrollado por un grupo dirigido por el Dr. Kan Wang, profesor del Departamento de Agronomía de la ISU.
En general, el estudio evaluó la eficacia del método de transformación de verticilos foliares con dos plásmidos auxiliares diferentes en dos genotipos de maíz: PHR03 y el genotipo B73, notoriamente recalcitrante. Con el plásmido auxiliar disponible públicamente, los investigadores reportaron tasas de éxito similares en ambos genotipos, lo que demuestra que este método de transformación más accesible es eficaz incluso en maíz resistente.
«Es el primer paso para que esta técnica sea más viable para laboratorios sin invernaderos, como los que se encuentran en la industria», afirmó el Dr. Van Eck. «Reduce las barreras para los laboratorios que anteriormente no podían realizar la transformación del maíz y, como resultado, impulsará el avance de la investigación en este campo».
De cara al futuro, el Dr. Kumar afirmó: «Ahora estamos explorando cómo funcionará este método en otros genotipos de maíz con características deseables, como la resistencia a estreses bióticos y abióticos».