Científicos del Instituto de Agrobiotecnología del Litoral del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (Conicet) y Universidad Nacional del Litoral (UNL) con sede en Santa Fe, desarrollan un spray inocuo para que ciertos cultivos puedan potenciar defensas contra patógenos, hongos o insectos. La idea es crear un producto en base a biotecnologías que permita la siembra orgánica y también poder adaptarse a los bruscos cambios climáticos. “Tuvimos resultados muy positivos”, señaló en diálogo con ERA Verde uno de los investigadores del proyecto, Federico Ariel, quien desarrolla investigaciones con moléculas de ácido ribonucleico (ARN).

 

El proyecto tiene como objetivo diseñar productos inocuos y altamente específicos contra distintos patógenos, que permitan reemplazar agroquímicos y potenciar el cultivo orgánico de alimentos. La metodología que se utiliza son herramientas de bio y nanotecnología, y mediante el uso de las llamadas moléculas de “ARNs no codificantes”, promover respuestas a ciertos cultivos para adaptarse al cambio climático y también que puedan tolerar plagas sin necesidad de usar agroquímicos.

 

Las investigaciones son lideradas por científicos del Instituto de Agrobiotecnología del Litoral, con la meta de poder crear un “spray” inocuo que funcione como “vacuna” de cultivos con fines productivos.

 

Este desarrollo es uno de los 147 proyectos seleccionados el año pasado para financiación en la 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. Además del apoyo del Estado, cuenta con el apoyo de empresas de base biotecnológica un equipo interdisciplinario de científicos. La propuesta se puso en marcha con la idea de proteger a los cultivos de hortalizas frente a patógenos y al cambio climático. Desde entonces, se han ido obteniendo “resultados muy positivos”, comentó a ERA Verde, el biotecnólogo Federico Ariel. El científico comentó además que con estos trabajos se han creado empresa de base tecnológica “para transformar nuestros desarrollos en tecnología para el agro” llamada Apolo Biotech (apolobiotech.com.ar) que cuenta con el aval de Conicet.

 

“SPRAY” INOCUO

 

“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 Ariel, director del Laboratorio de Epigenética y ARNs No Codificantes del Instituto de Agrobiotecnología del Litoral (IAL), con sede en la ciudad de Santa Fe y dependiente del Conicet y la UNL.

 

El grupo de Ariel lleva años realizando estudios con macromoléculas biológicas llamadas “ARNs 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 ARNs 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”, detalló 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 ARNs 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.

 

PRUEBAS

 

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 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 ARNs no codificantes se expresaron en esas plantas. Nuestra propuesta consiste en utilizar esos ARNs 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 ARNs 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.

“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 ARNs 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”, explicó Ariel.

 

Para realizar un buen control y asegurarse de que la tecnología basada en ARNs 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), 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.

 

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

 

PASOS

 

“En una primera etapa desarrollaremos aerosoles compuestos de ARNs 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 Paris-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 problemáticas vinculadas 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”, comentó.

 

DETALLES

 

–Uds señalan que aplican “ARNs No Codificantes” a los cultivos tratados. Esto ¿cómo se obtiene, es costoso el procedimiento, en base a qué tecnología?

–Dependiendo del objetivo, primero hay que diseñar los ARNs, es decir, determinar qué secuencias vamos a usar. Si lo que buscamos es proteger a la planta de un patógeno con el fin de reemplazar agroquímicos usados actualmente en el campo, entonces debemos seleccionar una porción del genoma del virus, hongo o insecto, y mostrárselo a la planta en forma de ARN aplicado por spray, y entonces la planta puede desarrollar moléculas específicas de defensa, de manera análoga a la acción de una vacuna en humanos. Por otro lado, podemos usar ARNs para preparar a los cultivos a cambios bruscos de temperatura (de calor o heladas), y para eso necesitamos identificar los ARNs que normalmente cumplen esa función en la planta, para poder aplicarlos y preparar a los cultivos antes del momento en que sufran el estrés.

 

La tecnología es costosa y estamos buscando la manera de abaratar la producción para que sea una herramienta competitiva. Lo interesante es que son tecnologías que se pueden desarrollar a la medida del problema, es decir, resolverlo sin el peligro de generar problemas más grandes (como suele pasar con el uso excesivo de agroquímicos contra un patógeno).

 

–En cuanto a lo económico también, la utilización comercial o mayor escala, demandaría ¿qué costos para producirlo y que se extienda el uso?

–En esta etapa estamos evaluando la efectividad y la inocuidad del producto aplicado a problemas particulares. Además, en conjunto con diferentes grupos de investigación, estamos trabajando para desarrollar nanopartículas que sirvan para estabilizar y liberar gradualmente los ARNs, así como en la producción de las enzimas que necesitamos para la fabricación masiva de ARNs. Esperamos al cabo de un año de mucho trabajo poder tener una idea clara de los costos de producción y potenciales costos para los productores. También es importante agregar a los cálculos de costos las variables «ambiental» y «sanitaria» de los peligros que conlleva el uso de agroquímicos. Muchos países están impulsando alternativas como para la producción orgánica de alimentos, que resulten más amigables con el ambiente e inocuas para los consumidores.

 

–¿En qué tipo de cultivos se puede aplicar esta tecnología?

–Por lo pronto nuestro proyecto contempla estudios en cultivos de tomate y otras hortalizas y frutas de producción intensiva. Nuestra idea es ir ampliando el desarrollo para otros cultivos de interés y para resolver el ataque de nuevos patógenos o el estrés producido por diferentes condiciones ambientales en un contexto de cambio climático.

 

 

Con información de Agencia CyTA – Leloir.

De la Redacción de ERA Verde