La Unidad de Genética del Instituto de Bioingeniería de la Universidad Miguel Hernández de Elche, coordinada por el catedrático José Luis Micol, se dedica a estudiar los genes y sus funciones, en especial los relacionados con el crecimiento y el tamaño, de la planta Arabidopsis thaliana. Una de las posibles aplicaciones futuras de estas investigaciones es trasladar los descubrimientos a especies vegetales de interés agronómico para conseguir un incremento del tamaño respetando la calidad. Pronto incorporarán un secuenciador masivo a su laboratorio, una tecnología que está revolucionando la genética y que les permitirá avanzar en sus proyectos a pasos de gigante.
¿Qué esperan descifrar estudiando Arabidopsis thaliana?
Es un sistema modelo, un organismo en el cual se concentran esfuerzos de numerosos investigadores con el propósito de obtener resultados a corto plazo que puedan ser de aplicación a otras especies. La Arabidopsis es una planta pequeña sin valor comercial, con un genoma también pequeño. De hecho, fue el primer genoma vegetal que se secuenció. Actualmente 18.000 científicos de todo el mundo la estudian por lo que hay un elevadísimo nivel de investigación competitiva y dedicación de recursos humanos y materiales. Por ello se avanza tan rápidamente: se publicaron más de 6.000 artículos científicos el año pasado.
En concreto nos interesan dos procesos: la regulación de la expresión de los genes, en general, y en particular, los mecanismos genéticos que controlan el crecimiento y la forma. Utilizamos dos maneras de estudiar estos procesos. Desde una perspectiva genética, identificamos genes concretos y caracterizamos sus funciones. Como nos interesa encontrar genes que tienen que ver con el crecimiento, sometemos una población de plantas experimentales a los efectos de un mutágeno, es decir, una sustancia que induce mutaciones, y en la siguiente generación buscamos entre sus descendientes ejemplares enanos. El siguiente paso es identificar el gen dañado, establecer su función, averiguar si actúa de manera coordinada con otros genes y determinar cómo incrementar su actividad.
¿En qué consiste el segundo abordaje?
Si tenemos en cuenta que el genoma de la arabidopsis tiene aproximadamente unos 27.000 genes que producen proteínas, resulta especialmente problemático identificar el gen dañado del mutante enano. La profesora María Rosa Ponce y yo hemos desarrollado herramientas de análisis genómico que contribuyen a la caracterización rápida de mutantes. Las técnicas que hemos diseñado permiten que este proceso que tradicionalmente ha supuesto el trabajo de un año, se pueda hacer en semanas o incluso días. Para ello, hemos utilizado durante los últimos diez años un secuenciador de ADN de primera generación. Sin embargo, todo cambiará radicalmente cuando en unos meses dispongamos de un aparato de secuenciación masiva.
¿Cómo será el salto cualitativo de trabajar con este nuevo equipamiento?
Por poner un ejemplo del potencial de las nuevas tecnologías de secuenciación masivamente paralela, recientemente ha salido en la prensa que un grupo norteamericano ha ideado basándose en el uso de un secuenciador masivo un método de análisis que permite en un solo experimento hacer el diagnóstico simultáneo de numerosas enfermedades hereditarias humanas. Hasta ahora, se venía haciendo enfermedad por enfermedad o en pequeños grupos de enfermedades. Básicamente lo que obtenemos es un informe muy detallado en un solo experimento de cuáles son las diferencias que hay entre el genoma de la persona sana, el de referencia, con el de la persona objeto del estudio para ver cuáles de sus genes están dañados le pueden hacer proclive a padecer una enfermedad. Es posible trasladar el ejemplo al mundo de la ganadería o la agricultura. Estos aparatos cambian radicalmente nuestro abordaje intelectual y metodológico porque cambian la escala con la que se trabaja.
¿Tiene previsto aplicar sus descubrimientos en plantas de interés comercial?
En cuanto pongamos en marcha nuestro secuenciador masivo, uno de nuestros primeros objetivos será idear procedimientos que sean de aplicación en plantas cultivables. Por poner un ejemplo concreto, a corto plazo colaboraremos con el director de la Escuela Politécnica Superior de la UMH en Orihuela, Juan José Ruiz. Su grupo trabaja con el Ayuntamiento de Mutxamel y los agricultores de la zona para mejorar el tomate de la variedad Muchamiel, que los investigadores han mejorado para que sea resistente a ciertos virus. Pero seguimos sin saber qué hace que sea particularmente sabroso, por ello vamos a secuenciar su genoma íntegramente. De la misma manera, hay otras plantas que nos planteamos caracterizar y que son especialmente interesantes para la agricultura local.
¿En qué planta están pensando?
En la palmera datilera, entre otras. La palmera se reproduce de manera sexual y asexual. En el primer caso a través de hijuelos. Muchos palmerales productores de dátiles del norte de África y de Oriente Medio se basan en la sucesiva trasplantación de hijuelos de una misma palmera. Al ser genéticamente idénticas las plantas obtenidas de este modo, todas comparten las mismas características, tanto en la calidad del fruto, como en otros aspectos menos deseables como la susceptibilidad a padecer una determinada enfermedad.
El Palmeral de Elche, en cambio, se ha generado por propagación sexual, es decir, se han sembrado dátiles durante siglos. Esto significa que son enormemente diversas desde el punto de vista genético. Aunque el genoma de la palmera datilera se ha publicado recientemente, nadie ha intentado establecer si la enorme población de palmeras datileras de Elche incluye individuos particularmente útiles para generar una producción de dátil rentable. El secuenciador masivo nos va a permitir establecer la variabilidad genética de la población, intentar correlacionar ciertos genes con la calidad del fruto y eso permitiría que a la larga se desarrollase una industria local del dátil.
¿Podría dar unas pinceladas de los proyectos en los que participa?
Los proyectos de mayor envergadura que abordamos en la actualidad son el proyecto Consolider-Ingenio 2010 TRANSPLANTA, el proyecto europeo AGRON-OMICS, un Prometeo de la Generalitat Valenciana y otros del Plan Nacional de I+D.
Los genes son responsables de numerosos caracteres como el crecimiento, la resistencia a los patógenos, la tolerancia al frío o a la salinidad, el momento de la floración o el tamaño del fruto. Por tanto, conocer cómo funcionan es importante para poder obtener variedades vegetales de mayor interés económico. No se trata de manipular las plantas genéticamente, sino de poder elegir aquellas variedades que potencialmente combinarán las mejores características después de varios cruzamientos. Como los genes funcionan o no obedeciendo a las órdenes de unas proteínas denominadas factores de transcripción, es vital intentar conocer su función concreta para luego intentar modularla. En este sentido, el proyecto TRANSPLANTA tiene como objetivo estudiar la función y el potencial biotecnológico de estos factores en la arabidopsis con el propósito de utilizar esa información para aplicarla a algunas especies cultivables. De hecho hay una parte del proyecto que es aplicarla al tomate. Los demás proyectos tienen que ver directamente con el crecimiento vegetal.
Lauren Wickman / SINC
