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Imtiyaz Khanday, académico de la facultad SKCF 2021 de IGI, está construyendo una mejor papa
El proyecto tiene como objetivo mostrar cómo CRISPR puede ayudar a los productores de papa a poner más comida en la mesa y detener los virus que amenazan los cultivos.
Si alguna vez ha tenido una papa sentada demasiado tiempo en la encimera de su cocina, o si ha visto cómo el personaje de Matt Damon sobrevive en El marciano, comprenderá lo fácil que es cultivar más papas a partir de una sola papa. Ciertas plantas de cultivo como las papas no necesitan cultivarse a partir de semillas, pueden crecer clonalmente a partir de la parte de la raíz comestible, conocida como tubérculo. Según Imtiyaz Khanday, profesor asistente de ciencias de las plantas en UC Davis, si bien cultivar papas a partir de tubérculos es fácil, también es un problema para los agricultores, y CRISPR podría proporcionar la solución.
El destinatario del 2021 Premio al Programa de Becarios de la Facultad de la Fundación Shurl & Kay Curci (SKCF) en el IGI, un premio que apoya a los profesores que inician su carrera con ideas audaces para la investigación de vanguardia que amplía los límites de genómica, Khanday está desarrollando nuevos métodos de propagación clonal de patatas, pero utilizando semillas.
“Las patatas normalmente se cultivan a partir de tubérculos. Cortas una papa por la mitad y simplemente la siembras, y así es como las cultivas. Básicamente, estamos enterrando el 10% de los alimentos comestibles en el suelo al plantar estos tubérculos ”, dice Khanday.
La plantación de tubérculos tiene varias otras desventajas, incluida la transmisión de virus y otras plagas. Al usar tubérculos, los virus que infectan la planta en una generación se acumularán con el tiempo. Los virus que atacan a las papas pueden acabar con los cultivos y amenazar una fuente fundamental de nutrición e ingresos para muchas comunidades.
Hay una razón clave por la que los agricultores utilizan el método del tubérculo: les permite controlar la variedad de papa que cultivan. Hay más de 4000 variedades de papa y los agricultores quieren cultivar variedades específicas y preferidas. Cuando cultivas una papa a partir de un tubérculo, obtienes un clon de la papa madre. Cuando creces a partir de una semilla, obtienes una mezcla de los genes de dos plantas.
“La papa tiene un carácter altamente heterocigoto genoma,, lo que significa que si la planta a partir de semillas, casi todas las semillas dan lugar a una variedad diferente de papa. Pero si puedes producir semillas que sean clones de la planta madre, entonces puedes sortear este problema ”, dice Khanday.
Algunas plantas ya hacen esto a través de un fenómeno llamado "apomixis" en el que las semillas viables se producen asexualmente, sin necesidad de fertilización. Cada semilla es una copia exacta de la planta madre. Pero aparte de algunas frutas cítricas, ningún cultivo alimenticio importante se reproduce naturalmente de esta manera.
“El potencial de esta forma de reproducción se conoce desde hace mucho tiempo y se han realizado muchas investigaciones sobre esto durante más de cuatro décadas. Las últimas tres décadas han sido realmente intensas, tratando de aprovechar esta forma natural de reproducción clonal para permitirnos propagar cultivos, pero nada funcionó ”.
Khanday es optimista de que CRISPR tiene la clave para una papa nueva y mejorada basada en trabajos anteriores en arroz donde CRISPR edición del genoma pudo activar con éxito la apomixis activando un gen en el huevo células llamado BABY BOOM que normalmente vendría de los espermatozoides.
"Si nosotros expreso este gen en el óvulo, donde normalmente no se expresa, se puede eliminar por completo el espermatozoide y crear un embrión a partir del propio óvulo ”, explica Khanday.
El arroz y las patatas no son plantas estrechamente relacionadas, una es una hierba, la otra es una solanácea, por lo que el primer paso para Khanday es confirmar que lo que funciona en el arroz sigue siendo válido en las patatas, trabajo que ahora es posible gracias al premio SKCF. y la oportunidad de colaborar con otros investigadores de IGI.
“Cuando se trata de papas, básicamente estamos tomando una suposición fundamentada y pensamos que esta vía funciona exactamente de la misma manera. Tendremos que hacer los experimentos, demostrar que sí, y luego podrá seguir adelante ”, dice Khanday.
Si todo va según lo planeado, el resultado será una papa, de hecho cualquier variedad de papa, que se puede replantar a partir de semillas y conservar sus características de año en año. Esto detendría el desperdicio de alimentos, eliminaría los virus que se transportan en los tubérculos, mejoraría la salud de las comunidades agrícolas y devolvería el dinero a los bolsillos de los agricultores.
“En algunos de los países en desarrollo, los nuevos tubérculos que los agricultores compran cada año corresponden hasta al 40 por ciento del costo de producción. Eso se reducirá drásticamente con la propagación de semillas ”, dice Khanday. “Puede guardar un poco de semilla del año anterior y usarla para la propagación el próximo año. Será esencialmente la misma variedad híbrida que cultivó anteriormente ".
