Los investigadores de la Universidad de Arizona han encontrado una forma prometedora para evitar la pérdida de millones de toneladas de cultivos a un hongo cada año, ofreciendo el potencial de mejorar dramáticamente la seguridad alimentaria, especialmente en los países en desarrollo. El enfoque del equipo utiliza plantas de maíz transgénicasque producen pequeñas moléculas de ARN que evitan que los hongos produzcan aflatoxinas, sustancias altamente tóxicas que pueden hacer que una cosecha entera sea insegura para el consumo humano, incluso en pequeñas cantidades.
Aunque las extensas pruebas de campo tendrán que preceder a la aplicación generalizada de la nueva técnica en entornos agrícolas en todo el mundo, los resultados del estudio, publicado en Avances científicos , mostró que las plantas de maíz transgénicas infectadas con el hongo suprimieron los niveles de toxina por debajo de los límites detectables.
Cultivos en todo el mundo son susceptibles a la infección por hongos de varios Aspergillus especie, un hongo que produce metabolitos secundarios conocidos como aflatoxinas. Estos compuestos se han implicado en retrasar el crecimiento de los niños, aumentar el riesgo de cáncer de hígado y hacer que las personas sean más susceptibles a enfermedades como el VIH y la malaria.
A diferencia de los EE. UU., Donde los cultivos destinados al consumo humano se analizan para detectar aflatoxina y se incineran una vez que los niveles se aproximan a 20 partes por mil millones equivalente a una gota de agua en una piscina de 22,000 galones, no hay pruebas disponibles en muchas partes en desarrollo deEl mundo, especialmente en África, donde millones de personas dependen del consumo de lo que cosechan. Allí, se han medido niveles de toxinas de hasta 100,000 partes por billón, dice la líder del estudio Monica Schmidt, profesora asistente en la Facultad de Ciencias de las Plantas de la UA y unmiembro del Instituto BIO5 de la UA.
"La aflatoxina es una de las toxinas más potentes del planeta", dijo Schmidt. "Por lo general, no matará a una persona por completo, pero puede enfermarlo gravemente".
Financiado por la Fundación Bill y Melinda Gates, Schmidt y su equipo se propusieron estudiar si un mecanismo biológico natural llamado interferencia de ARN podría usarse como arma contra el Aspergillus toxina. Ese enfoque, llamado Silenciamiento Genético Inducido por el Host, o HIGS, se basa en el trabajo previo de otros investigadores que descubrieron que durante el proceso infeccioso, la planta huésped y el hongo intercambian pequeñas moléculas de ácido nucleico.
"Cuando leí sobre esto en la literatura, pensé, '¿Por qué no podemos hacer un caballo de Troya para apagar esa toxina?'", Dijo Schmidt, quien ha estado trabajando en este proyecto durante años ". Presentamos unconstrucción de ADN de ingeniería en el maíz que pasa el ARN al hongo cuando infecta la planta de maíz ".
Las plantas de maíz modificadas llevan un modelo genético para pequeñas moléculas de ARN, cada una de aproximadamente 20 pares de bases de largo, solo en los granos comestibles, no en toda la planta.
"El maíz está produciendo constantemente ese ARN durante todo el desarrollo del grano", explicó Schmidt. "Cuando los granos entran en contacto con el hongo, el ARN pasa al hongo".
Una vez dentro de las células fúngicas, las moléculas de ARN en forma de horquilla se emparejan con las secuencias diana correspondientes del propio ARN del hongo que codifican una enzima necesaria para la producción de toxinas, en un proceso llamado interferencia de ARN. Esto hace que la producción de toxinas se cierrehacia abajo, pero de ninguna otra manera impacta el hongo, que continúa creciendo y viviendo en el maíz, aunque de manera inofensiva.
El enfoque HIGS tiene una ventaja distintiva sobre los esfuerzos existentes para mantener la aflatoxina fuera de la cadena alimentaria humana, porque evita que el hongo produzca toxinas en primer lugar mientras el cultivo crece en el campo, en lugar de proteger los cultivos solo después dese han cosechado y almacenado. Estos enfoques incluyen ventiladores alimentados por energía solar que succionan el aire de las instalaciones de almacenamiento o sellan los cultivos en enormes bolsas de almacenamiento creando condiciones sin aire para que los hongos no puedan crecer.
Otra estrategia, iniciada por el coautor del estudio Peter Cotty, investigador de patología de plantas del Departamento de Agricultura de EE. UU. Y la Facultad de Ciencias de las Plantas de la UA, ha explorado la fumigación de plantas de cultivo con cepas de Aspergillus que no producen aflatoxinas, evitando así que sus parientes patógenos se establezcan en las plantas.
Otros investigadores han intentado criar variedades de maíz que expresan proteínas antimicóticas, pero debido a que no se conocen muchas proteínas antifúngicas, esos esfuerzos han tenido un éxito limitado, dijo Schmidt.
Schmidt explicó que HIGS es muy prometedor porque es altamente específico y específico en su efecto, y podría aplicarse también a otros cultivos.
En sus experimentos, el equipo infectó las plantas de maíz con Aspergillus y dejarlos crecer durante un mes. Si bien se descubrió que las plantas de control no tratadas albergan niveles de toxinas entre 1,000 y 10,000 por billón, los niveles de toxinas eran indetectables en las plantas transgénicas.
"El límite de detección no es cero, pero lo suficientemente bajo como para que el maíz sea seguro para comer", dijo Schmidt.
El equipo llevó el proyecto un paso más allá e investigó la expresión génica general en los granos para ver si las plantas de maíz transgénicas tienen efectos secundarios no deseados. Esto involucró al laboratorio del coautor Rod Wing, también de la Facultad de Ciencias de las Plantas de la UA, para compararmiles de transcripciones de ARN entre los núcleos de control no transgénicos y los núcleos transgénicos. El equipo no encontró una sola diferencia significativa en términos de expresión diferencial de genes entre los núcleos transgénicos y no transgénicos, según Schmidt.
"Esta planta de maíz sería como cualquier otra", dijo. "El único rasgo que la distingue es su capacidad para detener la producción de toxinas. No debería tener ningún otro efecto, pero obviamente, mucha corriente abajose requerirán pruebas antes de que se pueda cultivar en los campos ".
Schmidt y su equipo eligieron el diario de acceso abierto Avances científicos específicamente porque "queremos que cualquier persona con conexión a Internet pueda acceder a nuestros resultados, especialmente en África, donde la aflatoxina es un gran desafío para la seguridad alimentaria".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Arizona . Original escrito por Daniel Stolte. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :