Piensa en el ADN y lo más probable es que te venga a la mente la estructura de doble hélice, pero eso es sólo una pieza del rompecabezas. Otra parte importante es el ADN mitocondrial, y en las plantas eso es aún más importante – y tan complejo que los científicos todavía no han sido capaces de editar los genes allí. Ahora un equipo de investigadores japoneses ha logrado hacer precisamente eso, que podría ayudar a mejorar la diversidad genética de los cultivos.

Mitchondria es a menudo llamada la «potencia» de las células, ya que producen energía a partir de los nutrientes. Estas regiones contienen su propio ADN, separado del ADN nuclear en el resto de la célula. Mientras que el ADN mitocondrial en los animales tiene un genoma más pequeño y simple, en las plantas es al revés.

«El genoma mitocondrial de la planta es enorme en comparación, la estructura es mucho más complicada, los genes a veces están duplicados, los mecanismos de expresión génica no se entienden bien, y algunas mitocondrias no tienen genomas en absoluto – en nuestros estudios anteriores, observamos que se fusionan con otras mitocondrias para intercambiar productos proteicos y luego se separan de nuevo», dice Shin-ichi Arimura, investigador principal en el estudio.

Debido a esa complejidad, el ADN mitocondrial nunca antes había sido editado con éxito en las plantas. Y eso sería una capacidad útil: los cultivos se modifican genéticamente con regularidad para mejorar su rendimiento o para hacerlos más resistentes contra las enfermedades y el clima, pero sin acceso a grandes secciones de su ADN, la diversidad genética es algo limitada.

Y eso puede tener consecuencias devastadoras. En 1970, una enfermedad fúngica llamada tizón de la hoja de maíz del sur diezmó los suministros de maíz en los Estados Unidos, agravada por cierto gen en las mitocondrias que era común a muchas plantas de maíz. Los plátanos también son vulnerables a amenazas similares gracias a su limitada diversidad genética.

«Todavía tenemos un gran riesgo ahora porque hay muy pocos genomas mitocondriales de plantas que se usan en el mundo», dice Arimura. «Me gustaría usar nuestra habilidad para manipular el ADN mitocondrial de las plantas para añadir diversidad.»

Para empezar, el equipo, formado por investigadores de las universidades de Tokio, Tohoku y Tamagawa, adaptó un proceso utilizado para editar el ADN mitocondrial en animales. Llamada mitoTALENs, la técnica utiliza una proteína para cortar y eliminar un gen específico del genoma mitocondrial.

The rice plant on the left had its mitochondrial DNA edited to remove its infertility and...

Los investigadores usaron la técnica modificada de mitoTALENs para cortar un gen mitocondrial que se cree que causa una condición llamada esterilidad masculina citoplasmática (CMS, por sus siglas en inglés), que deja a las plantas masculinas infértiles e incapaces de producir polen.

Utilizando el método, el equipo creó cuatro nuevas líneas de arroz y tres nuevas líneas de canola. Ciertamente, aquellas plantas a las que se les editaron las mitocondrias parecían ser fértiles, produciendo muchas más semillas que las plantas sin editar.

Por muy útil que sea para mejorar rendimientos como este, el equipo dice que el verdadero beneficio del trabajo es añadir diversidad genética a los cultivos. Será necesario realizar más investigaciones para identificar qué otros genes mitocondriales podrían editarse para este objetivo.