Caña editada: una era moderna para el campo y la industria

La caña de azúcar es mucho más que el cultivo que endulza nuestros días. Su impacto económico, ambiental y energético la posiciona como una de las plantas más importantes del mundo: representa cerca del 80% del azúcar de mesa global y es la materia prima de aproximadamente el 26% del bioetanol producido a nivel mundial.

Ahora, con ayuda de la edición genética —especialmente con la herramienta de edición genética CRISPR— la caña de azúcar se está transformando para responder mejor a los desafíos del campo y de las industrias que dependen de ella. Desde más biomasa, hasta una mayor tolerancia a herbicidas y características útiles para diferentes sectores, estas mejoras genéticas podrían marcar un antes y un después en la historia de este cultivo. Una historia que, por cierto, ha recorrido un largo camino hasta llegar aquí.
 

La caña de azúcar ha sido parte del desarrollo agrícola, económico y cultural de muchas regiones del mundo. Su historia se remonta a miles de años, pero hoy sigue siendo protagonista por su capacidad de adaptación, productividad y múltiples usos. 

Además del azúcar de mesa, de su jugo y residuos, se obtienen fibras, alcoholes, plásticos biodegradables, productos médicos, bioenergía, fertilizantes y más.

Sin embargo, mejorarla no ha sido fácil. Su genoma es uno de los más complejos entre los cultivos agrícolas, con hasta 120 cromosomas y múltiples copias de genes, lo que complica su mejoramiento convencional. 

Por eso, el uso de tecnologías como la edición genética ha resultado en una opción prometedora: permite realizar ajustes específicos, incluso en múltiples copias del mismo gen, para alcanzar mejoras que antes tomaban décadas. Una de esas mejoras, con impacto directo en la productividad, es el aumento de biomasa.

Uno de los avances más interesantes con edición genética ha sido el aumento en la producción de biomasa, es decir, la cantidad de materia vegetal producida. La biomasa es fundamental no solo para aumentar el rendimiento del cultivo, sino también para generar bioenergía —como el bioetanol—, una fuente renovable clave en la transición energética global.
 

Con CRISPR, científicos lograron ajustar un gen llamado LG1, relacionado con el ángulo de las hojas. ¿Para qué sirve esto? Una planta con hojas más verticales aprovecha mejor la luz solar, lo que se traduce en mayor crecimiento y producción.

En estudios de campo, una de las líneas editadas mostró un aumento del 18% en la biomasa seca. Esto representa una ventaja directa para productores y un impulso para la sostenibilidad energética. Pero no solo se trata de producir más, sino de hacerlo con mayor eficiencia en el manejo agrícola. 

Uno de los avances más destacados en la mejora genética de la caña de azúcar ha sido hacerla tolerante a ciertos herbicidas. Esto representa una gran ventaja para el manejo del cultivo, ya que permite controlar las malezas sin dañar la caña.

Muchos herbicidas actúan bloqueando una enzima clave llamada ALS, que participa en la producción de aminoácidos esenciales que las plantas necesitan para crecer. Cuando esta enzima se bloquea, la planta no puede desarrollarse y muere.

Para evitar esto, los científicos editaron genéticamente el genoma de la caña con el objetivo de que los herbicidas ya no pudieran unirse a ella. Realizaron dos modificaciones específicas en el genoma de la caña y generaron 146 plantas diferentes para evaluar los resultados. De estas, 11 lograron incorporar ambas modificaciones, mientras que en el resto se integró solo una.

Lo más impresionante es que, pese a la complejidad genética de la caña de azúcar —que tiene múltiples copias del mismo gen—, los investigadores lograron editar hasta tres copias del gen ALS en una sola planta. Esto demuestra un alto nivel de precisión y eficiencia en la edición genética.

¿El resultado? Un manejo más simple y menos costoso. Gracias a esta mejora, la planta puede resistir herbicidas específicos que antes la dañaban, facilitando así el control de malezas y reduciendo la competencia por nutrientes, agua y luz. El agricultor necesita menos aplicaciones de herbicidas, lo que significa menos gasto en insumos, menos esfuerzo en el campo, y un cultivo más rentable y sostenible. Esto es clave para las industrias que dependen de una caña más resistente, predecible y versátil.

Lo que ocurre en el cultivo impacta directamente en las cadenas industriales que dependen de la caña de azúcar. Por eso, mejorar su eficiencia genética no solo beneficia a quienes la cultivan, sino también a quienes transforman la planta en materia prima esencial para combustibles, alimentos, empaques y más. A continuación, desliza y conoce las principales industrias que dependen de la caña de azúcar y cómo se benefician de ella.

Y por último, la Industria agrícola: Subproductos como la vinaza, resultante de la producción de etanol, se utilizan como fertilizante orgánico, enriqueciendo los suelos y promoviendo prácticas agrícolas sostenibles.

En conjunto, la caña de azúcar sustenta los medios de vida de más de 100 millones de personas en 120 países, siendo un pilar económico y social en muchas regiones (IISD) Y en América Latina, uno de los ejemplos más representativos lo encontramos en Colombia.

La edición genética ha demostrado ser una herramienta clave para acelerar el desarrollo de variedades con características deseadas. En lugar de esperar largos periodos para cruzar plantas con buenos rasgos, esta tecnología permite realizar cambios puntuales y precisos, lo que reduce tiempos y aumenta la predictibilidad en los resultados. Esto es una ventaja directa para la agroindustria, que necesita estabilidad, calidad y rendimiento en la materia prima.

Colombia cuenta con un sector agroindustrial de la caña de azúcar robusto y de gran importancia económica, concentrado principalmente en el valle del río Cauca. Este sector involucra a miles de cultivadores y genera una cantidad significativa de empleo, impactando positivamente en las regiones donde se desarrolla. 

Durante el año 2022, la producción de caña alcanzó las 23 millones de toneladas, lo que derivó en una producción de aproximadamente 2.09 millones de toneladas de azúcar. Este volumen subraya la capacidad productiva del país y su rol como actor relevante en el mercado azucarero. 

     Para 2023 la situación cambió

El consumo interno de azúcar en Colombia es importante, abastecido en gran medida por la producción local. Adicionalmente, la caña de azúcar en el país no solo se destina a la producción de azúcar, sino que también es una fuente crucial para la elaboración de bioetanol, con una producción que alcanzó los 328 millones de litros en 2023, 5,4 menos que en 2022. 

Otro aporte importante de la caña es la energía que se genera a partir del bagazo, el residuo que queda tras extraer el jugo. En total, se produjeron 1.799 megavatios hora (MWh) de energía eléctrica, que incluye tanto lo que usan los propios ingenios como lo que se entrega al sistema eléctrico nacional. Esto demuestra el potencial de la caña para aportar a la generación de energía del país.

Más allá del azúcar y el bioetanol, la agroindustria de la caña en Colombia está explorando diversas aplicaciones y productos derivados. Se están realizando investigaciones y desarrollos en economía circular para aprovechar residuos agrícolas e industriales, buscando nuevas formas de valorización. 

Además, la biotecnología, incluyendo la edición genética, también está siendo explorada en el país para el mejoramiento de la caña, con el objetivo de obtener variedades más productivas y resistentes. Esto augura un futuro prometedor para la diversificación de productos y la sostenibilidad del sector.

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Fuentes

• Pocket K No. 45: Biotechnology for Sugarcane, Isaaa
• The extent of multiallelic, co-editing of LIGULELESS1 in highly polyploid sugarcane tunes leaf inclination angle and enables selection of the ideotype for biomass yield, Online Library Wiley
• CRISPR/Cas9-Mediated Multi-Allelic Gene Targeting in Sugarcane Confers Herbicide Tolerance, Frontiers
• Asocaña. (2024). Informe Anual 2023-2024. [Link]