La planta de cultivo ideal es sabrosa y de alto rendimiento, al mismo tiempo que es resistente a enfermedades y plagas. Pero si los genes relevantes están muy separados en un cromosoma, algunos de estos rasgos positivos pueden perderse durante la reproducción. Para garantizar que los rasgos positivos se puedan transmitir juntos, los investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) han utilizado tijeras moleculares CRISPR/Cas para invertir y, por lo tanto, desactivar genéticamente nueve décimas partes de un cromosoma. Los rasgos codificados en esta parte del cromosoma se vuelven "invisibles" para el intercambio genético y, por lo tanto, pueden transmitirse sin cambios. Los investigadores han informado sobre sus hallazgos en Nature Plants .

La edición, inserción o supresión dirigida de genes en plantas es posible con las tijeras moleculares CRISPR/Cas. (CRISPR significa Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas Regularmente Interespaciadas). Este método se puede utilizar para hacer que las plantas sean más resistentes a plagas, enfermedades o influencias ambientales. "En los últimos años, pudimos usar por primera vez CRISPR/Cas no solo para editar genes sino también para cambiar la estructura de los cromosomas", dice el profesor Holger Puchta, quien durante 30 años ha estado investigando aplicaciones para tijeras genéticas con su equipo del Instituto Botánico del KIT. "Los genes están dispuestos linealmente a lo largo de los cromosomas. Al cambiar su secuencia, pudimos mostrar cómo los rasgos deseados en las plantas pueden separarse de los no deseados".

Ahora los investigadores han podido prevenir el intercambio genético que normalmente es parte del proceso hereditario pero que puede romper los vínculos entre los rasgos. "Podemos cerrar un cromosoma casi por completo, haciéndolo parecer invisible, de modo que todos los rasgos de ese cromosoma puedan transmitirse en un paquete", dice Puchta. Hasta ahora, si los rasgos de una planta iban a transmitirse juntos, los genes de esos rasgos debían estar cerca unos de otros en el mismo cromosoma. Si dichos genes se separan más en un cromosoma, generalmente se separan durante la herencia, por lo que se puede perder un rasgo beneficioso durante el proceso de reproducción.

Aprendiendo de la naturaleza:la ingeniería cromosómica impide el intercambio genético

En su investigación, los científicos siguieron el ejemplo de la naturaleza. "These reversals, or inversions—a kind of genetic invisibility—also occur frequently on a smaller scale in wild and cultivated plants. We've learned from nature and have applied and extended our knowledge about the natural process," says Puchta.

In collaboration with Professor Andreas Houben from the Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK), Puchta and his team inverted nine-tenths of a chromosome in the model organism Arabidopsis thaliana (thale cress). Only at the ends of the chromosome did the genes retain their original sequence. "With these fragments, the chromosome can be passed on to the next generation just like the other chromosomes and is not completely lost," says Puchta.

To breed crops efficiently, it is important to combine as many favorable traits as possible in one plant. "Of course plant breeders want their products to taste good, have as many vitamins as possible and also be resistant to disease. With our method, we can make that easier in the future," says Puchta. + Explora más

Inheritance in plants can now be controlled specifically