El Consejo Superior de Investigaciones Científicas, que desarrolla en Galicia desde hace más de cuatro décadas investigaciones en el ámbito de la biotecnología forestal, ha logrado recientemente importantes avances en este campo para dos especies: el castaño y la encina.

Las investigaciones, lideradas por el grupo Biotecnología y Mejora Forestal del Instituto de Investigaciones Agrobiológicas de Galicia (IIAG), se han desarrollado en el marco de una colaboración con la Universidad de Turín y de la tesis doctoral realizada por Mª Teresa Martínez Santiago bajo la dirección de Ana Mª Vieitez y Elena Corredoira.

Avances en las investigaciones sobre la mejora del castaño

Desde el año 2000, el grupo de investigación está inmerso en la búsqueda de soluciones biotecnológicas con las que atajar dos de las principales enfermedades que diezman las poblaciones de castaño -la tinta y el chancro- utilizando técnicas de ingeniería genética, primero aplicando la transformación genética convencional para la sobre-expresión de proteínas relacionadas con la patogénesis y ahora con la edición genética.

“En colaboración con la Universidad de Turín, hemos logrado por primera vez, la edición genética de esta especie mediante la tecnología CRISPR/Cas9, tecnología de edición genética que está representando una verdadera revolución en todas las áreas de la biotecnología,  pues permite “cortar” moléculas de ADN de forma precisa y, por tanto, modificar o reparar secuencias de genes mediante la eliminación o inserción de nuevo ADN”, explican Elena Corredoira y Teresa Martínez (CSIC), quienes añaden que “es una técnica económica, simple, altamente flexible y eficiente que permite la manipulación rápida de genomas vegetales”.

Hasta el momento, la edición genética se había logrado con éxito en muchas especies herbáceas, como el tabaco, el arroz o el tomate. Sin embargo, dentro de las forestales solo se había alcanzado en el álamo.

“Para evaluar la eficacia de la herramienta CRISPR/Cas9 en embriones somáticos de castaño hemos editado el gen de la fitoeno desaturasa, enzima que tiene un papel clave en la ruta de los carotenoides. El silenciamiento de este gen mediante CRISPR/Cas9 ha permitido generar embriones somáticos y plantas con fenotipo albino”, explican Elena Corredoira y Teresa Martínez, quienes añaden que “esto ha sido posible gracias a los logros alcanzados previamente por el grupo en el desarrollo de sistemas de regeneración in vitro de esta especie, donde hemos sido pioneros. Ahora, este trabajo constituye el primer paso para abordar la edición genética de genes implicados en la resistencia a las enfermedades que afectan al castaño”.

Los detalles de esta investigación se publican en Frontiers in Plant Science,

Avances en las investigaciones sobre la mejora de la encina

El grupo del CSIC trabaja también en la utilización de técnicas biotecnológicas para la mejora y conservación de las poblaciones de encina. En esta línea, recientemente, se ha defendido la tesis doctoral “Micropropagation of holm oak by axillary budding and somatic embryogenesis”, realizada por Teresa Martínez bajo la dirección de Ana Mª Vieitez y Elena Corredoira y que ha obtenido la calificación de Sobresaliente cum laude.

“En las últimas décadas se está observando una drástica reducción de las poblaciones de encina en la Península Ibérica debido, sobre todo, a episodios de mortandad causados por el conocido como “síndrome de la seca”, explica Teresa Martínez, quien añade que “las medidas de control químico y de manejo adoptadas por el momento para combatir esta enfermedad están teniendo un éxito limitado, por lo que cada vez está cobrando más fuerza la idea de la reforestación de zonas afectadas con genotipos de encina resistentes al patógeno que causa la plaga”.

“Los programas de mejora genética de especies leñosas, como la encina, requieren por el momento largos períodos para completar un ciclo. Por tanto, es fundamental incrementar el conocimiento para desarrollar programas que se centren en la propagación vegetativa de genotipos identificados por su tolerancia a la enfermedad mediante técnicas de micropropagación. En esa línea se acometió la tesis”, destaca la autora.

Así, en los laboratorios del IIAG se logró el establecimiento in vitro, mediante la proliferación de yemas axilares, de genotipos de encinas adultas y juveniles seleccionadas. Una vez establecidos, se aislaron hojas y ápices de brotes como explantos iniciales para la inducción de embriogénesis somática.

“Logramos de este modo, por primera vez, el establecimiento, proliferación y enraizamiento in vitro de brotes axilares de encina y la inducción de embriones somáticos a partir de hojas y ápices, obteniendo en ambos casos plantas viables de la especie”, apunta la autora.

Esos procedimientos se están aplicando ya en el Programa Nacional de Mejora y Conservación de la Encina y el Alcornoque, financiado por el Ministerio de Transición Ecológica y Reto Demográfico y coordinado por TRAGSA y en que también participa el grupo BMF con un contrato de tres años.

Referencias:

PAVESE V., MOGLIA A., CORREDOIRA E., MARTÍNEZ M.T., TORELLO D., BOTTA R. 2021. First report of CRISPR/Cas9 gene editing in Castanea sativa Mill. Frontiers in Plant Science 12, 728516. Q1 Plant Sciences, Índice de impacto: 5,753  

Ha logrado, por primera vez y en colaboración con la Universidad de Turín, la edición genética del castaño utilizando la novedosa tecnología CRISPR/Cas9, técnica que permite cortar moléculas de ADN de forma precisa y controlada. Se trata, por tanto, de un primer paso para abordar la edición genética de sus genes a fin de conferirle resistencia frente a enfermedades como la tinta y el chancro.

Entre los resultados de una tesis doctoral destaca el logro, por primera vez, del establecimiento, proliferación y enraizamiento in vitro de brotes axilares y la inducción de embriones somáticos a partir de hojas y ápices de encina.

 Ambos avances se enmarcan en la actual línea de trabajo del grupo centrada en la propagación, mejora y conservación de las principales especies de los sistemas agroforestales de la Península Ibérica, como son la encina y el castaño, las especies más representativas, respectivamente, de las dehesas y de los soutos. Estos avances se han desarrollado en el marco de tres proyectos consecutivos del Plan Estatal. El último, que durará cuatro años, se inició en 2021.