En un escenario marcado por la escasez hídrica y el avance del cambio climático, la ciencia busca soluciones innovadoras para fortalecer la resiliencia de los cultivos. En esta línea, la investigadora postdoctoral Dra. Francisca Parada, del Centro de Estudios Avanzados en Fruticultura (CEAF), lideró un estudio que demuestra cómo una herramienta derivada de CRISPR puede “encender” genes específicos en plantas para mejorar su crecimiento y tolerancia al estrés.
El trabajo, titulado “CRISPR/dCas9-mediated BRL3 activation enhances growth and metabolic resilience under osmotic stress in Nicotiana tabacum”, presenta una estrategia basada en biología sintética que permite regular la expresión génica con alta precisión, sin alterar el ADN.
Más allá de las “tijeras moleculares”
Si bien CRISPR es conocido por su capacidad de editar genes, en los últimos años han surgido variantes que amplían su uso. Una de ellas es CRISPRa (CRISPR activation), utilizada en este estudio.
A diferencia del sistema tradicional, esta herramienta no corta ni modifica el ADN. En cambio, actúa como un regulador que activa genes propios de la planta en momentos específicos.
El sistema combina una guía de ARN que dirige la herramienta hacia un gen determinado; y una versión modificada de la proteína Cas9 (dCas9), que pierde su capacidad de corte, pero mantiene su función de activación genética.
En términos simples, si el genoma fuera un libro, esta tecnología no cambia el contenido, sino que resalta ciertos párrafos para potenciar su lectura.
Un “interruptor” genético frente al estrés
La investigación se centró en el gen NtBRL3, asociado a la producción de receptores de brasinoesteroides, hormonas clave en el crecimiento y la adaptación al estrés.
Mediante CRISPRa, el equipo logró aumentar entre tres y cuatro veces la expresión de este gen en plantas de tabaco (Nicotiana tabacum), una especie modelo ampliamente utilizada en investigación.
Uno de los aspectos más innovadores fue la incorporación de un promotor sensible al estrés, que activa el gen principalmente cuando la planta enfrenta condiciones adversas, como déficit hídrico. Esto permite evitar efectos negativos asociados a una activación constante.
Mayor crecimiento y resistencia a la sequía
Los resultados mostraron mejoras significativas en plantas sometidas a estrés osmótico. En comparación con plantas no tratadas, aquellas con el sistema activado desarrollaron hasta cinco veces más biomasa radicular y cerca de cuatro veces más biomasa foliar
Un sistema radicular más desarrollado permite explorar un mayor volumen de suelo y acceder a agua en capas más profundas, aumentando la capacidad de supervivencia en condiciones de sequía.
Además, se observó menor daño celular; ajustes en metabolitos asociados a la protección frente a la deshidratación; y cambios anatómicos en hojas, con células de mayor tamaño.
Estos hallazgos evidencian que la activación dirigida de NtBRL3 mejora la respuesta al estrés hídrico sin comprometer el crecimiento.
Visualizar la activación genética
Para confirmar el funcionamiento del sistema, el equipo utilizó RUBY, un marcador visual no invasivo que tiñe de rojo los tejidos donde el gen está activo. Esto permitió identificar rápidamente las zonas de activación sin afectar el desarrollo de la planta.
Proyección hacia la agricultura
Aunque el estudio se realizó en tabaco, los mecanismos observados corresponden a procesos conservados en plantas, lo que sugiere su potencial aplicación en cultivos de interés agrícola en Chile, como frutales y especies hortícolas.
Además, esta tecnología abre la posibilidad de diseñar plantas capaces de responder no solo a la sequía, sino también a otros factores de estrés, como salinidad o bajas temperaturas.
En este contexto, el desarrollo de herramientas que permiten regular de forma precisa la respuesta de las plantas al ambiente se proyecta como una estrategia clave para avanzar hacia sistemas agrícolas más resilientes.
“Este tipo de herramientas abre nuevas posibilidades para desarrollar cultivos más resilientes frente al cambio climático. Poder modular la respuesta de las plantas al estrés podría contribuir a mantener la productividad agrícola en escenarios de menor disponibilidad hídrica”, concluye la Dra. Francisca Parada.
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