Brasil: científicos de EMBRAPA crean las primeras variedades de caña de azúcar del mundo utilizando edición genómica

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La división de Bioenergía de la Corporación Brasileña de Investigación Agropecuaria (EMBRAPA) en su sede del Distrito Federal, dijo haber creado una solución para producir caña de azúcar de forma más económica, en menos tiempo y libre de organismos genéticamente modificado gracias al empleo de las nuevas técnicas biotecnológicas conocidas como edición genómica.

Aproximadamente el 45% del mercado de gasolina es abastecido con bioetanol y la caña de azúcar es el principal recurso biológico para elaborar el biocombustible. Aproximadamente, por cada de tonelada de caña molida se puede obtener hasta 70 litros de etanol.

De acuerdo a EMBRAPA Flex I y Flex II mostraron, respectivamente, una mayor «digestibilidad» de la pared celular y una mayor concentración de sacarosa en los tejidos vegetales. Esto responde a uno de los mayores retos de la industria: incrementar el acceso de las enzimas a los azúcares atrapados en las células, lo que facilita la fabricación de etanol (primera y segunda generación) y la extracción de otros bioproductos.

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La variedad Flex I se creó a partir del silenciamiento del gen responsable de la rigidez de la pared celular de la planta. Esta estructura se modificó y mostró una mayor “digestibilidad”, es decir, un mayor acceso al ataque de las enzimas durante la etapa de hidrólisis enzimática, proceso químico que extrae los compuestos de la biomasa vegetal.

La variedad Flex II se generó mediante el silenciamiento de un gen en los tejidos vegetales, lo que provoca un aumento considerable en la producción de sacarosa en los tallos de la planta.

“Una vez identificada esta característica de acumulación de azúcar en la planta modelo, trasladamos este conocimiento al cultivo de la caña de azúcar, el objetivo de nuestra investigación. Nuevamente, se observó un aumento de alrededor del 15% de sacarosa en el tallo de la caña, así como un aumento de otros azúcares como la glucosa y la fructosa, también presentes en la planta, tanto en el jugo como en el tejido vegetal fresco”, explicó el investigador de Embrapa Hugo Molinari.

El equipo también observó aumentos del orden del 200% en la cantidad de sacarosa presente las hojas de caña. “También hicimos pruebas para ver si el gen tenía un papel en la mejora de la sacarificación, que es la conversión de celulosa en azúcar industrial, y observamos un aumento del orden del 12%”, complementa Molinari.

Molinari dijo que la variedad Flex II permitirá un salto en la eficiencia de la producción de bioetanol por ser una variedad más apta para el procesamiento industrial y es capaz de obtener bagazo de mayor digestibilidad para su uso en la alimentación animal. Esto permitirá agregar más valor a la cadena productiva de la caña de azúcar en su conjunto.

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Embrapa Agroenergia ya venía estudiando genes relacionados con las acil transferasas, enzimas responsables de la formación y modificación de la estructura de la pared celular de la planta y que permiten el acceso al azúcar. “Concretamente en el caso de Cana Flex II, nuestro grupo identificó un gen candidato perteneciente a la familia de las acil transferasas, que resultó ser un activo biotecnológico muy prometedor y viable para incrementar la producción de azúcares en las gramíneas”, explica el científico.

Biotecnología de precisión libre de OGM

Ambas investigaciones utilizaron la técnica de edición genómica CRISPR ( Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats ), una técnica de manipulación genética revolucionaria descubierta en 2012. La tecnología utiliza la enzima Cas9 para cortar el ADN en puntos específicos, modificando regiones específicas. El descubrimiento le valió el Premio Nobel de Química en 2020 a los investigadores que publicaron el primer artículo sobre el tema: Emmanuelle Charpentier y Jennifer A. Doudna.

En la construcción de Canes Flex I y II, no hubo, por lo tanto, modificación del ADN de la planta, solo silenciamiento de genes. Por este motivo, la Comisión Técnica Nacional de Bioseguridad (CTNBio) clasificó las nuevas variedades como no transgénicas.

“La polémica generada sobre el uso de plantas transgénicas en la agricultura llevó a cada país del mundo a crear regulaciones específicas sobre el tema, lo que elevó el costo de poner en el mercado variedades genéticamente modificadas (GM). Hoy vemos surgir una nueva tecnología, la edición de genomas, con la que no es necesario introducir secuencias exógenas de otras especies en el genoma de la especie objetivo”, dijo Molinari.

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“La tecnología CRISPR ha permitido democratizar el uso de la biotecnología en la agricultura, no solo desde el punto de vista de que más empresas e instituciones pueden participar en el desarrollo de productos que llegan al mercado, sino también permitiendo beneficiar a más especies de interés”, explicó Molinari. Según él, el costo estimado para el desarrollo de una planta transgénica ronda los U$$ 136 millones; entre el 30% y el 60% de ese monto se destina a las etapas de desregulación.

Para el subdirector de Investigación y Desarrollo de Embrapa Agroenergia, Bruno Laviola , el desarrollo de nuevos cultivares de caña de azúcar mediante la técnica CRISPR es una acción en la frontera del conocimiento. “Estos cultivares son solo el comienzo y abren el camino para el desarrollo y entrega de otros cultivares al sector productivo con características que impactarán directamente en la productividad de la caña de azúcar y reducirán los costos de producción”, dijo.

Embrapa Agroenergy busca socios

Para que las cañas Flex I y Flex II lleguen a los campos brasileños, Embrapa Agroenergia está buscando socios interesados ​​en continuar las evaluaciones y sus licencias para llevar los materiales al mercado.

La investigación en caña de azúcar ya cuenta con una exitosa asociación con la startup Pangeia Biotech, con la que se desarrollaron variedades resistentes al barrenador de la caña de azúcar y al herbicida glifosato.

 
 
 
 
 

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