CRISPR potencia las cosechas optimizando el uso del fósforo

El fósforo (P) es un nutriente vital para las plantas, tan importante como el aire y el agua para nosotros. Es esencial para su crecimiento, desarrollo y para que produzcan granos abundantes. 

El problema es que el suelo a menudo no tiene suficiente fósforo disponible para que las plantas lo absorban eficientemente. Esto lleva a una baja productividad agrícola a nivel mundial y a una gran dependencia de los fertilizantes de fósforo.

Pero aquí viene el dilema: los fertilizantes de fósforo son costosos, sus reservas son limitadas y su uso excesivo puede contaminar el medio ambiente. Por eso, los científicos buscan formas innovadoras de hacer que los cultivos utilicen el fósforo de manera más eficiente, sin necesidad de necesitar fertilizantes en una medida excesiva. 

Frente a esta prometedora oportunidad de optimizar nuestros cultivos gracias a los avances científicos, investigadores del National Institute of Plant Genome Research de la India, junto con otras instituciones colaboradoras, dirigieron su atención al arroz.
 

Descubriendo un interruptor clave en el arroz

Los investigadores se enfocaron en el arroz, un cultivo que alimenta a más de la mitad de la población mundial y que a menudo sufre por la escasez de fósforo en el suelo. 

¿Sabíasn que una proteína específica en el arroz, llamada OsPHO1;2, es crucial para transportar el fósforo desde las raíces hasta el resto de la planta, incluyendo las partes que forman el grano?. Si esta proteína funciona mejor, el arroz debería absorber y usar más fósforo.

El equipo de investigación descubrió que el gen que produce OsPHO1;2 tiene un "interruptor" o "freno" natural en su promotor (la región del ADN que controla cuándo y cuánto se expresa un gen). Este "freno" es una secuencia llamada "W-box", a la que se une otra proteína llamada OsWRKY6. Cuando OsWRKY6 se une a la W-box, ¡apaga o reduce la actividad del gen OsPHO1;2! Es como si el arroz tuviera un mecanismo interno que limita su capacidad para transportar fósforo.
 

CRISPR en escena: La edición genética precisa

Aquí es donde la revolucionaria herramienta de edición genética CRISPR/Cas9 se convierte en el héroe de la historia.

En lugar de intentar sobreexpresar el gen — (lo que a menudo causa problemas de toxicidad en las plantas—), los científicos tuvieron una idea brillante: usar CRISPR para "cortar" y eliminar específicamente esa "W-box" (el freno) del promotor del gen OsPHO1;2.

Los investigadores diseñaron dos pequeñas "guías" de ARN que actuaron como GPS, llevando al complejo CRISPR directamente a los dos lados de la W-box en el ADN del arroz. Una vez allí, CRISPR hizo su trabajo, eliminando ese pequeño segmento de ADN que actuaba como "freno".
 

El resultado: más fósforo, más cosecha

Al eliminar la W-box con CRISPR, los investigadores lograron que el gen OsPHO1;2 se expresara más, es decir, que produjera más proteínas transportadoras de fósforo. Esto tuvo un impacto significativo:

• Mayor Absorción de Fósforo: Las plantas de arroz editadas absorbieron más fósforo de las raíces.
• Mejor Transporte a los Brotes: El fósforo se movió de manera más eficiente hacia las hojas y, crucialmente, hacia las estructuras que forman el grano.
• Crecimiento Robusto: Las plantas mostraron un mejor desarrollo general, con brotes más largos y mayor biomasa.
• ¡Un Gran Aumento en el Rendimiento! Lo más emocionante fue que estas plantas editadas con CRISPR produjeron un mayor número de semillas y panículas (las espigas donde se forman los granos de arroz), lo que llevó a un aumento en el rendimiento del grano de hasta un 26%, ¡sin afectar la calidad de las semillas!