00

Los investigadores valúan y validan genes de caña con capacidad para conferir tolerancia a condiciones de estrés hídrico. Foto: Luis H. Nasmuta.

Para conocer cómo funcionan los genes, el estudio se realiza en plantas de A. thaliana. Foto: Luis H. Nasmuta.

Las plantas se someterán a estrés hídrico por sequía. Foto: José David Cortés.

Investigador Luis Hernán Nasmuta. Foto: William Alexander Ojeda Muñoz.

A. thaliana es una especie que por sus características sirve como organismo modelo de diferentes estudios. Foto: http://seresmodelicos.csic.es/planta.html

A partir de un macroproyecto del Centro de Investigación de la Caña de Azúcar de Colombia (Cenicaña), que empezó en 2010 en el Área de Biotecnología, se aislaron e identificaron genes de caña de azúcar con potencial para conferir tolerancia a condiciones de estrés hídrico.

El objetivo de estos genes, en proceso de validación, es comprobar que al ser introducidos a una especie vegetal, esta tolere condiciones en las que la disponibilidad de agua es baja.

Para dicho proceso se seleccionó como organismo modelo la especie vegetal Arabidopsis thaliana, ya que esta es la más estudiada del mundo a nivel genético y funcional; su vida es relativamente corta (6-8 semanas); su genoma es simple y está totalmente secuenciado; es muy fértil y su transformación genética –mediante la bacteria Agrobacterium tumefaciens– es más fácil, todo lo cual la hace ideal para estudios moleculares y fenológicos (cambios en la planta relacionados con factores climáticos).

Luis Hernán Nasmuta, estudiante de Ingeniería Agronómica de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Palmira, explica que la validación de los genes sería más complicada si se realizara directamente en caña, ya que su proceso de transformación genética en comparación con el de Arabidopsis thaliana es mucho más complejo, su genoma es más grande (octa-decaploide), y su ciclo de vida más largo.

En Colombia el sector azucarero se ubica en el valle geográfico del río Cauca y abarca los departamentos de Cauca, Valle del Cauca, Quindío, Risaralda y Caldas. Se estima que este sector cubre alrededor de 240.000 hectáreas sembradas, de las cuales cerca del 57 % corresponde a zonas secas-semisecas, el 27 % a zonas húmedas y el 6 % a zonas de piedemonte.

Este sector se ha visto afectado por pérdidas en la producción, generadas por factores bióticos como plagas y enfermedades, aunque las mayores variaciones están asociadas con factores abióticos, en especial condiciones climáticas externas que afectan la región, como los fenómenos de El Niño y La Niña.

Validar estos genes con capacidad para tolerar condiciones de sequías en A. thaliana permitirá realizar una selección preliminar de aquellos con potencial para conferir tolerancia al estrés hídrico y utilizarlos en la transformación genética de variedades de caña.

En la actualidad se adelantan ensayos con el fin de determinar el nivel de humedad al cual se someterán las plantas transformadas. Este se mide en unidades de kilopascales (kPa) que determinan la fuerza con la que el suelo retiene el agua: cuanto mayor sea la unidad de kilopascal menor será la disponibilidad de agua, lo que hace que el estrés por déficit hídrico sea más severo.

Las variables que se tuvieron en cuenta para evaluar los diferentes niveles de estrés hídrico son la altura de la planta, el área foliar, el peso fresco, el peso seco, la producción de semilla y la longitud de la raíz. Los ensayos se han realizado con el objetivo de determinar en cuáles de dichas variables se ve reflejado el efecto del déficit hídrico y a qué nivel se observa dicho comportamiento.

Una vez determinado el nivel de humedad y el establecimiento de dicha metodología, se comenzarán a evaluar plantas de A. thaliana que tengan incorporados los genes de interés.

El resultado final de la investigación será encontrar plantas de A. thaliana transformadas con capacidad de tolerar ciertas condiciones de sequía gracias a los genes introducidos, para después transformar variedades de caña con dichos genes de los que se espera obtener resultados similares.

Esta investigación fue concebida en su totalidad por Cenicaña, cofinanciada por Colciencias, y se adelanta con la dirección del biólogo investigador del Centro, doctor John Jaime Riascos. En ella también participa Jose David Cortes (M. Sc.), quien trabaja en la transformación de A. thaliana y en la definición de un protocolo para evaluar en invernadero las plantas transformadas; y Luis H. Nasmuta, quien tiene a cargo la evaluación funcional de los genes de interés en las plantas transformadas. Por parte de la U.N. Sede Palmira actúa como codirectora académica de la tesis la docente Creucí María Caetano.