Arroz híbrido diseñado con CRISPR puede clonar sus semillas

Después de más de 20 años de teorizar al respecto, los científicos han modificado una variedad híbrida de arroz para que algunas de las plantas produzcan semillas clonadas . No es necesario el sexo de la planta . La hazaña, descrita el 12 de diciembre en Nature , es alentadora para los esfuerzos por alimentar a un mundo cada vez más poblado. Cruzar dos buenas variedades de grano puede hacer una fabulosa, combinando las mejores versiones de genes para dar a los cultivos rasgos deseables como rendimientos más altos. Pero tales maravillas de granos híbridos a menudo no transmiten esas codiciadas cualidades genéticas a todas las semillas durante la reproducción. Por lo tanto, los agricultores que desean rendimientos consistentemente más altos tienen que pagar por nuevas semillas híbridas cada año. Esta nueva versión de laboratorio del arroz híbrido preservaría esas cualidades a través de la auto clonación, dice el coautor del estudio Venkatesan Sundaresan, un genetista de plantas en la Universidad de California, Davis. Aunque 400 tipos de plantas, incluidas algunas moras y cítricos, han desarrollado semillas de clonación natural de forma natural, la recreación de esas vías en las plantas de cultivo ha sido "más difícil de lo que nadie esperaba", dice Sundaresan. Él y sus colegas tuvieron la idea de la nueva investigación mientras estudiaban "cómo un óvulo fertilizado se convierte en un cigoto, esta célula mágica que regenera todo un organismo", como dice Sundaresan. Los investigadores descubrieron que la modificación de dos conjuntos de genes hizo que el híbrido de arroz japonica llamado Kitaake clonara sus propias semillas. Primero, el equipo descubrió que en un óvulo de planta fertilizado, solo la versión masculina de un gen llamado BABY BOOM1 encontrado en el esperma desencadenó el desarrollo de un embrión de semilla. Así que los científicos insertaron un interruptor de inicio genético, llamado promotor, que permitía a la versión femenina del mismo gen hacer el mismo trabajo. Ningún varón sería necesario para desencadenar el desarrollo de un embrión. Pero ese solo truco no fue suficiente para producir semillas híbridas clonadas. Esto se debe a que un óvulo normal que se formó a través de la meiosis, un tipo de división celular que produce óvulos y espermatozoides, tendría solo la mitad de un conjunto de cromosomas. Una solución al problema provino del genetista de plantas y coautor del estudio, Raphael Mercier, con sede en Versalles y con el Instituto Nacional Francés para la Investigación Agrícola. Su equipo había desactivado tres genes cruciales para la meiosis en el arroz, por lo que las plantas madre luego comenzaron a reproducirse asexualmente. Imtiyaz Khanday y Sundaresan actualizaron el enfoque, utilizando la herramienta de edición de genes CRISPR / Cas9 para deshabilitar los genes. La combinación de los dos retoques en el arroz Kitaake permite que una parte de los padres, hasta ahora un 30 por ciento en el mejor de los casos, creen semillas clonales viables con su genética híbrida original intacta. Esas semillas brotaron en plantas que también podrían clonarse a sí mismas, y también la próxima generación. Ahora el desafío será hacer que el proceso sea más eficiente, dice Sundaresan. La investigación marca un paso importante hacia la clonación de granos híbridos, dice Anna Koltunow, de la Organización de Investigación Científica e Industrial del Commonwealth en Glen Osmond, Australia, que no participó en el estudio. "El estudio muestra claramente que uno puede volver a diseñar el arroz para cambiarlo de un modo sexual a uno asexual".