PAPAS MÁS PRODUCTIVAS CON 12% MÁS DE RENDIMIENTO

Cultivo de papas modificadas del proyecto de la UBA

El Cambio Climático producto del Calentamiento Global está modificando la geografía a nivel mundial. Lugares en los que antes un cultivo crecía casi sin contratiempos, hoy en día puede enfrentar menos agua o temperaturas más altas de las que podría tolerar.

Es el caso de la papa, un alimento de alta demanda en el mercado argentino. Durante su crecimiento como tubérculo demanda una gran cantidad de agua, razón por la que son pocas las regiones donde se puede cultivar. 

Un grupo de investigadores de la Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires hace años que está trabajando en producir papas que resistan la falta de agua, así como las altas temperaturas. 

Mediante biotecnología han logrado encontrar los genes que hay que modificar para que cada planta tenga un mejor rendimiento en estos tiempos de climas inciertos, inestables y extremos. Esto no sólo permitiría mejorar la producción en hasta un 12%, sino que habilitaría que la papa se pueda cultivar en zonas en las que antes no se podía por no tener agua suficiente. 

Esa modificación genética que han logrado se ha probado en laboratorio y en invernadero, con grandes resultados, y actualmente se están llevando adelante las pruebas a campo abierto. Los primeros resultados les permitieron patentar la secuencia genética para poder comercializarla en Estados Unidos y otros mercados internacionales.

Más papas en más lugares

En Argentina se producen cerca de 3 millones de toneladas de papas al año. Casi todas son para el consumo nacional. La falta de agua afecta a este cultivo de forma inmediata, reduciendo la cantidad de tubérculos que luego se transformarán en el alimento de consumo.

Esta dependencia de un suministro constante y confiable de agua, lleva a que sea producida en lugares puntuales en los que esté garantizado por medio de lluvias o riego. Casi el 50 por ciento de toda la producción de papa del país se cultiva en la localidad de Balcarce, y el resto en zonas de Mendoza y Córdoba.

Un grupo de investigación de la UBA viene trabajando hace años en una nueva genética de la papa de variedad Spunta, la más producida y consumida en el país, que le permitirá poder ampliar las zonas de cultivo, así como afrontar el Cambio Climático que ha generado un descalabro general en los ecosistemas.

Se trata del grupo de investigación dirigido por Javier Botto, del Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA) y de la cátedra de Fisiología Vegetal de la Facultad de Agronomía de la UBA. 

Vienen estudiando los mecanismos genéticos de las papas desde hace más de 10 años. Producto de ello fue el descubrimiento de que afectando el comportamiento de ciertos genes pueden hacer que las papas sean más eficientes en el manejo del agua. 

Esas modificaciones pueden patentarse, y luego venderse a empresas de cultivo, algo que los investigadores hicieron con la ayuda de la UBA y CONICET. Ya cuentan con una patente internacional que puede aportar ganancias económicas a estas dos instituciones.

Comprender, innovar y aplicar

Para poder aplicar un logro científico como este en la producción de alimentos, y que genere ganancias, primero se necesita el adquirir el conocimiento que lleva a conseguir ese avance. Es lo que se suele llamar ciencia básica, que es la que busca estudiar y entender cómo funciona el mundo sin una meta aplicable en mente.

“Yo empecé a trabajar en el equipo de Javier Botto cuando estaba haciendo la tesina de grado, que consistía en entender qué hacían unas líneas de papas transgénicas que acababan de obtener en el equipo”, explicó Gabriel Gómez Ocampo, docente de la cátedra de Cultivos Industriales y Fisiología Vegetal en la FAUBA e investigador en el IFEVA.

“Empezamos caracterizando estas papas en invernáculos y en cámaras de crecimiento, que es donde todo se puede controlar lo máximo posible. Así descubrimos que tenía características promisorias”, explicó Gómez Ocampo. “Pudimos ver que gracias a un cambio en el sistema vascular, tenía más conexiones, y esto favorecía el transporte de agua y de nutrientes”.

Eran plantas más robustas y más pequeñas en altura, en vez de destinar el gasto energético a los tallos, podían destinarlo a otras partes como los tubérculos, que son los que luego serán la papa comestible. 

“Hicimos experimentos en laboratorio para conocer el rendimiento y vimos que en estas situaciones controladas, en macetas, producían más tubérculos”, contó el ingeniero agrónomo. “También pudimos ver que tenían una tasa mayor de fotosíntesis, lo que lleva a una eficiencia mayor en el uso del agua”.
En otros experimentos controlados, en macetas, las sometieron a falta de agua, a lo que se llama estrés hídrico. Y vieron que estas plantas modificadas se comportan mejor que las no modificadas. 

“Mantenían la turgencia, seguían haciendo fotosíntesis, y vimos que si bien el rendimiento caía, como sucede en cualquier planta que sufre estrés, las plantas modificadas lo sufrían mucho menos”, explicó Gómez Ocampo.

La estrategia que tienen las plantas modificadas es que aprovechan mejor la luz solar de las primeras horas del día, y eso les permitía producir más fotosíntesis y tener un mayor número de tubérculos a pesar de la falta de agua. Las plantas, normalmente cierran los estomas frente a un estrés, que es por donde se pierde el agua. Las modificadas no los cerraban durante las primeras horas del día, pero sí lo hacían cuando el estrés era más severo, hacia el mediodía. 

“Esas 3 horas que estaban fotosintetizando más que las otras resulta en que puedan tener hasta un 12 por ciento más de rendimiento”, explicó el investigador. 
Todo ese conocimiento que pudieron lograr gracias a los experimentos con las plantas modificadas, les permitió identificar cuáles eran los genes involucrados en esa mejor eficiencia frente a la falta de agua. 

Una vez obtenido el conocimiento de esos mecanismos genéticos, los expertos pueden hacer lo que se conoce como edición génica, es decir, editar las plantas. No sólo papas, sino tomates o soja, para que puedan tener esa misma eficiencia en el manejo del agua.

“Al identificar lo que nosotros llamamos genes blancos, que son estos que gobiernan ciertas respuestas de las plantas, podemos diseñar otras herramientas biotecnológicas, que es de lo que trata el proyecto”, explicó Deborah Rondanini, docente de la cátedra de Producción Vegetal de la FAUBA, e investigadora del IFEVA.

“Uno de los objetivos del proyecto es utilizar un cultivo modelo como la papa transgénica  como vía para entender cómo funcionan ciertos procesos de las plantas a campo”, explicó la científica. “En el futuro, el laboratorio espera poder utilizar el conocimiento adquirido para desarrollar plantas más resilientes a los estreses ambientales utilizando otras herramientas biotecnológicas como la edición génica menos resistida que los transgénicos”.

La diferencia entre una herramienta y la otra es que en los transgénicos se toman genes de una especie y se los introducen a otra. En cambio la edición génica, es simplemente modificar la expresión de los genes de la misma planta haciendo que se apaguen, o potencialmente que se activen, mediante el uso de tijeras genéticas específicas que tienen el atributo de cortar y pegar genes.

“Para algunos países de Europa, y también algunos consumidores, el hecho de que algún alimento sea transgénico, produce rechazo, a pesar de no ser malos para la salud. Así es que nosotros sólo usamos la transgénesis como una vía para conocer los genes, y luego hacer por edición génica que plantas como tomates o papas, puedan tener esas mismas funciones”, explicó Rondanini.

“Desde hace muchos años, el grupo de investigación de Javier Botto viene formando a estudiantes que desarrollan sus tesis de grado y postgrado para entender cómo trabajan un grupo pequeño de proteínas tipo dedos de zinc con dominios conocidos como B-Box. Estas proteínas controlan la expresión de centenares de genes, en respuesta a distintas señales del ambiente, como la luz, la temperatura e incluso patógenos y hongos, y por lo tanto son  puntos centrales de la regulación génica para el correcto funcionamiento de la maquinaria celular”, agregó la investigadora.

“Numerosos estudios de nuestro laboratorio demuestran que si se expresan más copias del gen que codifica para una de una de estas proteínas, llamada BBX21, podemos conferir a las plantas cualidades superiores logrando que sean más robustas y más eficientes para la producción de hidratos de carbono. Esto aumenta los rendimientos de los órganos de cosecha como los tubérculos de papa. Estas investigaciones dieron origen a varias publicaciones científicas en revistas de primer nivel y fueron las que permitieron patentar el evento biotecnológico”, contó Rondanini. “Cualquiera que utilice esta invención tiene que pagarle a la UBA y a CONICET”.

“Uno para patentar tiene que demostrar con evidencias y resultados que la respalden que la invención es única y novedosa. Además, al solicitar la patente se debe explicar para qué sirve, qué hace, qué no hace, qué riesgos no tiene, cómo se mantiene. Que no desaparezca, que no esté nublado por otras cosas, que no sea algo indirecto”, explicó Rondanini. “Hay mucho trabajo de investigación básica de biología molecular, bioquímica y de fisiología generado por nuestro grupo de investigación que nos permitió patentar el avance tecnológico. Nosotros ya logramos esa etapa, que puede llevar muchos años”.

Desarrollo estratégico

El siguiente paso consiste en las pruebas a campo abierto. Allí pueden estudiar mejor cómo se comportan las plantas frente a situaciones no tan controladas como son las de un invernadero. No pueden controlar cuánto llueve, o la temperatura que reciben las plantas. Es decir, la situación real de un cultivo normal.

Esa etapa ya se está llevando adelante en colaboración con el grupo de Cecilia Vázquez Rovere del Instituto de Biotecnología (IABIMO, INTA Castelar). Se plantaron las papas modificadas en los campos del INTA, y se las está probando no sólo para ver cómo les afecta el estrés hídrico, sino también el exceso y la variabilidad de la temperatura. A las plantas les resulta difícil adaptarse a esos cambios. 

En ensayos de maceta documentamos mejoras en el rendimiento de hasta 12 por ciento en plantas transgénicas, sin que esto signifique una pérdida de calidad. Estos resultados son muy prometedores y deben ser corroborados en condiciones a campo. 

“Para que se comprenda en contexto, algunos mejoradores de la eficiencia que ya se comercializan, llegan al 3 o 4 por ciento. Así es que estamos felices cuando hablamos de un 10 por ciento, ya que es mucho”, aclaró Gomez Ocampo.

Este proyecto, uno de los PIDAE de la UBA, busca cubrir líneas de investigación en áreas estratégicas para el desarrollo del país, y que responden a necesidades concretas tanto de la Universidad, como de la sociedad. 

“Estos son proyectos que llevan años de desarrollo, pero en el mientras tanto se va generando conocimiento, tanto como aporte a la comunidad científica en general, como a la Universidad”, explicó Deborah Rondanini. 

“Todo este conocimiento ganado permea en convenios con otras instituciones, tanto nacionales como internacionales, así como en las clases que se dan en la facultad en el ciclo de grado y en posgrado. Las funciones de la universidad son docencia, investigación y extensión, nosotros cubrimos las tres con este proyecto”, concluyó Rondanini.