Fondef Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico

Mediante mejoramiento por transformación genética, en el Centro INIA La Platina se

está trabajando en el desarrollo de líneas de cultivares de uva de mesa y cepas de vino,

que incorporen genes de resistencia a Botrytis cinerea y a otros hongos de

importancia en vid, como el Oidio.

Los hongos son uno de los principales problemas de la fruticultura, tanto en pre- como en post-cosecha. Entre éstos, uno de los más importantes es el hongo filamentoso Botrytis cinerea, que en la vid (así como en otras numerosas especies de importancia agrícola) es el agente causal de la pudrición gris, y es la principal plaga que afecta a este cultivo en Chile (ver imagen 1). Su control se basa en el uso de pesticidas químicos, como las dicarboximidas, sin embargo estos agentes químicos sistemáticamente pierden su eficiencia después de algunas temporadas de uso y, peor aún, son elementos cuya toxicidad para los operadores agrícolas ha producido numerosos problemas, incluyendo intoxicaciones agudas y daños crónicos. Así también, afectan la fauna silvestre y al ecosistema en general, pudiendo contaminar las diferentes capas freáticas.

Al parecer, el hongo B. cinerea presenta una muy alta capacidad de desarrollar resistencia, ya sea porque tiene una gran capacidad de mutar sus genes de resistencia, o bien porque coexistirían diferentes formas del patógeno, por lo que frente a la presencia de un nuevo agente controlador químico se expresarían “genes de reserva” del hongo. En resumen, nunca un producto ha tenido una gran duración en el mercado porque pierde su capacidad de control. Esto ha llevado a desarrollar estrategias de control alternativas, como el principio del control biológico, destacándose el uso del hongo micoparásito Trichoderma harzianum. En este caso, se trata de usar antagonistas naturales del fitopatógeno (B. cinerea), para lo cual se requiere disponer de cantidades industriales del hongo controlador (T. harzianum), formulado de manera que mantenga su viabilidad, acorde con un sistema de acopio y distribución comercial del producto. En la práctica, esta alternativa no ha sido todo lo exitosa que se pudo pensar originalmente.

En ciertas especies agrícolas existen fuentes de resistencia de tipo específicas o que confieren resistencia más amplia al ataque de diferentes tipos de hongo. Por ejemplo, en el caso de la Venturia de los manzanos se sabe que existen varios genes de resistencia que están siendo usados por los programas de mejoramiento genético tradicionales. Esto es, se cruzan progenitores que tienen los caracteres agronómicos deseados con otros que llevan los genes determinantes de resistencia al patógeno, y se selecciona entre los descendientes aquellos individuos (segregantes) que muestren la mejor combinación de rendimiento, resistencia, calidad de frutos, etc. Sin embargo, no todas las especies tienen esta posibilidad, menos aún en los frutales en general, entre otras causas por su largo período de juvenilidad. En vides, por ejemplo, se conocen varias especies silvestres de norteamérica que presentan diverso grado de tolerancia a diferentes infecciones fungosas.

Sin embargo, la vid es preponderantemente una especie de propagación vegetativa, por lo que en la práctica introducir estos caracteres haciendo cruzamientos es inoperante, o se esperaría que diera resultado después de varios decenios de cruzamientos y retrocruzamientos, tratando de rescatar un fenotipo similar al progenitor “cultivado”, por ejemplo un Cabernet Sauvignon en cepas de vino o una Sultanina en cultivares de uva de mesa.

Por ello, en la actualidad se maneja otra alternativa, que es la introducción de genes específicos que le confieran a un cv. determinado una propiedad extra, sin cambiar esencialmente su fenotipo productivo y calidad tradicional. Esto es posible mediante el mejoramiento por transformación genética, proceso mediante el cual se introduce un gen o unos pocos genes que suman uno o unos pocos caracteres al perfil conocido de un fenotipo de interés. En el Centro Regional de Investigación La Platina de INIA se viene trabajando en el desarrollo y adaptación de esta tecnología desde hace algunos años, en especies como papa y melón, introduciendo genes que les aportarían a estas especies resistencia o tolerancia enfermedades virales. Desde hace dos años se viene desarrollando un programa, financiado principalmente por Fondef en colaboración con Fundación Chile, una empresa viverista chilena (Agrícola Brown) y un broker de biotecnología norteamericano (Interlink Biotechnologies, Inc.), destinado al desarrollo de esta plataforma tecnológica en vides, que permita disponer de líneas de cultivares selectos (principalmente de uva de mesa, aunque también se trabajan cepas de vino) en las cuales se incorporen genes de resistencia a B. cinerea y a otros hongos de importancia en vid, como lo es Oidio.

Este programa se ha prolongado por otros cuatro años, período en el cual se espera tener plantas en evaluación de campo, bajo condiciones adecuadas de aislamiento. En este proyecto se combina la participación de distintos profesionales y técnicos, incluyendo entre otros especialistas de mejoramiento genético, fitopatología, cultivo in vitro y biología molecular, además de evaluadores económicos y especialistas en vinculación tecnológica internacional.

Una de las etapas claves de este proceso en vides (así como en la mayoría de las especies en las que se ha realizado este tipo de trabajo) es el desarrollo de un sistema de cultivo in vitro de tejidos somáticos de la planta (hojas, brotes, tallos, etc.) que se puedan “desdiferenciar” hasta una forma “inmadura” o “embrionaria”, y que luego se pueda desandar el proceso hasta regenerar una planta adulta que presente las mismas características del cultivar auténtico. Esto es lo que se denomina “embriogénesis somática”, y es imprescindible para tener un tejido (embriones) que sea susceptible de ser transformado, es decir, que pueda recibir e integrar en su genoma el gen que se quiere introducir. Este proceso es el que se denomina propiamente “transformación genética” y para el cual se recurre a la ayuda de una bacteria que realiza este proceso en forma natural. Se trata de la bacteria Agrobacterium tumefaciens. Esta es portadora de un fragmento de DNA circular de pequeño tamaño, plasmidio Ti, que se replica de forma independiente del cromosoma bacteriano. Parte de este plasmidio es “inyectado” en células de la planta, y esa parte ha sido reemplazada con los genes de interés agronómico, es decir, los genes que aportarían la resistencia contra el ataque del hongo B. cinerea. Ahora bien, no siempre una planta es susceptible de ser transformada mediante la acción de la bacteria A. tumefaciens. En esos casos, se recurre a una segunda estrategia, que usar una “pistola génica” que literalmente dispara “perdigones de DNA” que llevan el gen de interés. Estos perdigones liberan al DNA, que luego se incorpora en el genoma de la planta. Como el proceso natural realizado por la bacteria es más controlado, siempre se prefiere esta opción, y es lo que actualmente se usa en La Platina.

Paralelamente, trabajos de ingeniería genética han conducido al clonamiento de genes líticos de este hongo (glucanasas y quitinasas) que expresan proteínas que degradan pared celular. El principal objetivo de este proyecto es la producción de líneas transgénicas de vid tolerantes a B. cinerea que expresen estos genes. Para cumplirlo, se implementaron tecnologías de embriogénesis somática para la regeneración de plantas de vid (imagen 2 e imagen 3) y se estableció un sistema de transformación genética mediada por Agrobacterium tumefaciens, obteniéndose plantas de vid que expresan genes reporteros (imagen 4). Además, se está trabajando en la obtención de otros genes líticos y en el desarrollo de plantas transgénicas que expresen combinaciones de éstos y otros genes para la defensa de la planta frente al ataque del patógeno, objetivo que se pretende alcanzar en la segunda parte de este proyecto que comenzó a ejecutarse durante el primer semestre de 2002, también financiado por Fondef.

Revista Bioplanet