En un avance que podría transformar la producción de cacao a nivel mundial, investigadores de Penn State han generado plantas de cacao resistentes a enfermedades mediante una combinación de edición genética y cruzamientos tradicionales. Al modificar el gen TcNPR3 con CRISPR, las plantas editadas mostraron lesiones un 42 % más pequeñas frente a la enfermedad Phytophthora. Lo más notable: las versiones resultantes son libres de ADN exógeno, lo que les permite evitar regulaciones aplicadas a cultivos transgénicos y avanzar con mayor facilidad hacia pruebas en campo.
Pennsylvania State University / 23 de septiembre, 2025.- En un avance que podría ayudar a proteger uno de los cultivos agrícolas más apreciados del mundo, un equipo de investigación de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State) ha logrado crear plantas de cacao resistentes a enfermedades mediante la tecnología de edición genética. Según los investigadores, esta innovación promete resolver un problema importante para la industria mundial del chocolate, que genera más de 135 mil millones de dólares anuales y se enfrenta a la amenaza de la especie Phytophthora, un patógeno similar a un hongo que causa la destructiva enfermedad de la podredumbre negra, que puede provocar pérdidas de cosecha de hasta el 30% en todo el mundo.
En un estudio publicado recientemente en la revista Plant Biotechnology Journal, antes de su publicación impresa este otoño, los investigadores informaron que editaron el gen TcNPR3 en plantas de cacao, lo que resultó en plantas con lesiones de enfermedad un 42% más pequeñas cuando se infectaron con Phytophthora, en comparación con las plantas no editadas.
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«Los agricultores de cacao, especialmente aquellos con recursos económicos limitados, tienen dificultades para implementar medidas caras de control de enfermedades», dijo Mark Guiltinan, líder del equipo y profesor de biología molecular vegetal en la Facultad de Ciencias Agrícolas. «Además, muchos enfoques de modificación genética generan rechazo porque el ADN foráneo permanece en el producto final. Nuestro enfoque podría resolver ambos problemas».
Los investigadores utilizaron CRISPR-Cas9, una tecnología de edición genética que actúa como «tijeras moleculares» para editar con precisión las secuencias de ADN en el genoma, o las instrucciones completas que codifican proteínas y otras funciones, de las células y organismos vivos. Esto suele funcionar eliminando genes no deseados del genoma e insertando transgenes, que son genes de otros organismos o modificados en laboratorio para lograr la funcionalidad deseada.
Sin embargo, este avance representa la primera demostración de plantas de cacao con genoma editado y sin transgenes, lo que significa que el ADN de la planta se alteró sin dejar ADN foráneo en el producto final, lo que aborda las preocupaciones regulatorias y la aceptación del consumidor.
El equipo editó específicamente el gen TcNPR3, que participa en el sistema de defensa de la planta, en células vegetales, cultivó estas células hasta obtener plantas completas y confirmó que eran menos susceptibles a la enfermedad en pruebas de laboratorio con hojas. El equipo cruzó estas plantas editadascon plantas de cacao no-transgénicas, obteniendo descendientes no transgénicas con los cambios genéticos deseados.
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Los investigadores secuenciaron los genomas de las plantas progenitoras y de la descendencia y encontraron que algunas descendientes conservaban la edición genética beneficiosa, pero ya no tenían ADN extraño: eran «ediciones limpias». Los investigadores analizaron la expresión génica de las plantas editadas y encontraron una mayor expresión de genes involucrados en la defensa vegetal, mientras que algunos genes se expresaban con menor intensidad, lo que sugiere que TcNPR3 puede tanto inhibir como activar ciertos genes.
«Nuestro equipo de investigación se centró en el gen TcNPR3 porque estudios previos demostraron que actúa como un «freno molecular» del sistema de defensa natural de la planta», explicó Guiltinan. «Las proteínas NPR3, a las que pertenece TcNPR3, son reguladoras negativas de la inmunidad vegetal; en esencia, impiden que las plantas activen defensas robustas contra los patógenos cuando no están bajo ataque».
«Podemos imaginar a NPR3 como un sistema de seguridad en modo de espera», explicó. «Al alterar el gen, se activa el modo de alerta máxima, aumentando las defensas naturales de la planta y haciéndola menos susceptible a los patógenos».
Según Guiltinan, lo más innovador fue, quizás, el uso de la selección vegetal tradicional para eliminar las secuencias de ADN extrañas asociadas a la tecnología de edición genética, en lugar de usar CRISPR-Cas9 para mutar el gen TcNPR3.
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El resultado —plantas de cacao con solo las ediciones genéticas deseadas, sin elementos transgénicos— establece un importante precedente regulatorio, según Guiltinan, ya que el Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA) ha determinado que estas plantas no están sujetas a la regulación de la biotecnología, al no contener material genético foráneo, sino solo ediciones precisas en los genes nativos del cacao.
Tras revisar los datos del estudio, el USDA declaró oficialmente que las líneas de cacao con edición de genoma no cumplen con los mismos requisitos regulatorios que las plantas transgénicas. Sin embargo, podrían estar sujetas a la regulación de la FDA, según Guiltinan, «pero eso es para más adelante».
Esta claridad regulatoria elimina un obstáculo importante para su adopción, señaló Guiltinan, quien añadió que el equipo realizará pruebas en estaciones de investigación en zonas tropicales.
«Debemos evaluar el rendimiento de las plantas fuera del invernadero», dijo. «Si tenemos éxito, esperamos que pronto agricultores y consumidores puedan beneficiarse de estas plantas resistentes a enfermedades, mejorando sus medios de vida y protegiendo el medio ambiente».
Guiltinan y su equipo están evaluando otros objetivos para aumentar la resistencia a las enfermedades, así como explorando nuevos métodos de edición genética, con el fin de desarrollar una segunda generación de variedades de cacao con genoma editado en los próximos años.
«No se trata solo de crear plantas de cacao mejoradas; estamos explorando cómo la biotecnología moderna puede funcionar dentro del marco regulatorio actual para abordar los desafíos reales de la agricultura», afirmó Guiltinan. «Los métodos tradicionales de mejora genética son lentos; a menudo, se tardan décadas en desarrollar nuevas variedades resistentes».
«Para los millones de agricultores que dependen del cultivo del cacao y los miles de millones de personas que disfrutan del chocolate, esta investigación ofrece la esperanza de un futuro más sostenible y seguro, gracias a la edición genética precisa», concluyó.
Otros miembros del equipo que contribuyeron a la investigación fueron: Lena Landherr, profesora investigadora adjunta de ciencias vegetales; Siela Maximova, profesora investigadora de biotecnología vegetal y codirectora del Programa de Biología Molecular del Cacao de los Institutos Huck de Ciencias de la Vida de Penn State; Dante DelVecchio, estudiante de posgrado en ciencias vegetales; Aswathy Sebastian, analista de bioinformática de los Institutos Huck; e Istvan Albert, profesor investigador de bioinformática de los Institutos Huck.
Esta investigación contó con el apoyo de los Institutos Huck de Ciencias de la Vida y del Programa de Investigación sobre la Biología Molecular del Cacao de la Universidad Estatal de Pensilvania.