Santafesinos buscan la "vacuna" para proteger a las plantas

Con apoyo del Estado y empresas de base biotecnológica un equipo interdisciplinario de científicos puso en marcha un proyecto que apunta a proteger a los cultivos de plantas frente a patógenos y al cambio climático. Es uno de los 147 proyectos seleccionados para financiación en la reciente convocatoria “Ciencia y Tecnología contra el Hambre”, del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación de la Nación, en el marco del Plan Nacional de Argentina contra el Hambre.

“Apuntamos al desarrollo de tecnologías verdes que promuevan estrategias de una agricultura adaptable al cambio climático que reemplace el uso de agroquímicos que ponen en riesgo el ambiente y a la salud de los propios cultivos, de los consumidores, de los trabajadores rurales y de las poblaciones aledañas”, destacó el biotecnólogo Federico Ariel, director del Laboratorio de Epigenética y ARN No Codificantes del Instituto de Agrobiotecnología del Litoral (IAL), con sede en la ciudad de Santa Fe y dependiente del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (Conicet) y de la Universidad Nacional del Litoral (UNL).

El grupo de Ariel lleva años realizando estudios con macromoléculas biológicas llamadas “ARN no codificantes”, algunos de los cuales son capaces de activar o inhibir genes de las plantas para que fabriquen moléculas bioactivas que las vuelvan resistentes a patógenos (bacterias, hongos, virus e insectos) y también a cambios bruscos de temperatura (heladas o golpes de calor).

“Buscamos aclimatar a las plantas a los cambios bruscos de temperatura asociados al cambio climático gracias al uso de ARN que desencadenen respuestas de adaptación. El uso de esta tecnología, que se aplica por spray (aerosol), también puede dotar a las plantas la habilidad de resistir heladas, escasez de agua y otras adversidades, así como también activar un sistema de defensa al apagar genes de patógenos que causan plagas y generan importantes pérdidas de producción”, puntualizó Ariel.

El científico agregó que también van a explorar el uso de esa tecnología para el desarrollo de bioinoculantes que promuevan la interacción de la planta con bacterias, hongos y otros microorganismos benéficos o “simbióticos” que mejoren la producción agrícola.

Estudios publicados en revistas científicas y revisados por pares han demostrado que la aplicación de ARN no codificantes exógenos han logrado que plantas de tomate resistan al hongo Botrytis cinerea, el patógeno responsable de la “podredumbre gris”, una enfermedad de más de 200 especies vegetales que causa pérdidas millonarias.

La tecnología propuesta es semejante a una “vacuna”: mediante un “spray” se le muestra a la planta una porción del genoma del patógeno, para que desarrolle defensas específicas.

Un estudio, liderado por Ariel y equipo, comprobó que si las plantas de tomate eran expuestas a un aumento gradual de temperatura hasta los 45 grados sufría cambios epigenéticos que la volvían resistente a golpes de calor repentinos.

“Determinamos qué ARN no codificantes se expresaron en esas plantas. Nuestra propuesta consiste en utilizar esos ARN para preparar a la planta antes del cambio brusco de temperatura”, destacó. Y agregó que cabe imaginar que “en el futuro los productores puedan aplicar esta tecnología en base al pronóstico del tiempo vinculados a heladas o golpes de calor dependiendo de la latitud”.

El ARN no codificante es frágil y se degrada fácilmente por acción de enzimas. Para solucionar este problema, del proyecto participan especialistas en nanotecnología que desarrollarán nanopartículas que también servirán para la distribución de ARN en plantas, las cuales modularán su liberación de forma controlada con el propósito de prolongar la duración de su efecto.

En esta parte del proyecto participan los grupos de Vera Álvarez, del Instituto en Ciencia y Tecnología de Materiales (Intema), que depende de la Universidad Nacional de Mar del Plata y del Conicet; y de Darío Falcone, del Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud (Idas), que depende de la Universidad Nacional de Río Cuarto y del Conicet. En esta línea también aportará la empresa de base tecnológica Nanotica Agro.

“Si conocemos el genoma de los patógenos, podemos desarrollar un producto contra genes específicos que no estén presentes en insectos beneficiosos para las plantas para no afectarlos. La identificación y desarrollo de ARN no codificantes también tendría en cuenta que no tengan la capacidad de afectar genes de la flora y fauna circundante y de humanos. Esto garantizaría su inocuidad”, destacó Ariel.

Para realizar un buen control y asegurarse de que la tecnología basada en ARN sea inocua, del proyecto participan especialistas en bioinformática que definirán que no tengan un efecto perjudicial en genes de las plantas y de los mamíferos. En esta línea trabajarán los grupos de Georgina Stegmayer, del Instituto de Investigación en Señales, Sistemas e Inteligencia Computacional, sinc(i), en la Ciudad de Santa Fe, que depende de la Universidad Nacional del Litoral (UNL) y del Conicet; y el de Gabriela Merino, del Instituto de Investigación y Desarrollo en Bioingeniería y Bioinformática (IBB), que depende de la Universidad Nacional de Entre Ríos (Uner) y del Conicet.

“En una primera etapa desarrollaremos aerosoles compuestos de ARN recubiertos con nanopartículas inocuas, altamente específicas y amigables con el ambiente y haremos experimentos de laboratorio. Una vez superada esta fase, realizaremos estudios de campo controlados para determinar su seguridad y eficacia”, señaló el científico santafesino, quien hizo su posdoctorado en el Instituto de Ciencias de las Plantas París-Saclay (IPS2), en Francia, y volvió a Argentina como científico repatriado a comienzos de 2016 para montar su propio laboratorio.

“Nos motiva colaborar con innovaciones que solucionen problemas vinculados con el ambiente y necesidades alimentarias de nuestra población y de otras partes del mundo. El apoyo de actores del sector público y privado a los diferentes grupos de investigación que participan de este proyecto preparan el terreno para lograr buenos resultados”, concluyó.

Además de Ariel, del diseño y producción de los ARN también participan Pablo Manavella y Carlos Figueroa, del IAL.