Un equipo multidisciplinario del CONICET trabaja en el mejoramiento genético de una de las variedades de cebada más cultivadas en la Argentina, Andreia. Este avance daría a la cebada un mayor contenido de almidón degradable, facilitando la fermentación y aumentando la eficiencia del malteado, a partir de transferirle un gen proveniente del alga Ostreococcus tauri. En principio, fundamentalmente, se busca que el proyecto tenga impacto en la producción de cebada cervecera, aunque también tiene implicancias prometedoras para la producción de forraje de mejor calidad para la nutrición animal.

La investigación tuvo como puntapié inicial un trabajo realizado en el Centro de Estudios Fotosintéticos y Bioquímicos (CEFOBI, CONICET-UNR), en el que se transfirió el gen OsttaSBE, del alga O. tauri, al genoma de Arabidopsis thaliana, planta que se usa como modelo en experimentos genéticos vegetales. Esto generó ejemplares de Arabidopsis genéticamente modificados con mayor contenido de almidón, más unidades de glucosa fermentables y menor tamaño del gránulo de almidón. A partir de estos prometedores resultados, la becaria doctoral del CONICET Amanda Rosario Gómez Ibarra comenzó a trabajar en cómo transferir el gen del alga al genoma de un cultivo de interés agronómico como la cebada.

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Con este objetivo, se constituyó un grupo interinstitucional liderado por los investigadores del CONICET María Victoria Busi, del CEFOBI, y Hugo Permingeat, del Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario (IICAR, CONICET-UNR), e integrado por científicos de la Plataforma Agrobiotec de la Facultad de Ciencias Agrarias y de la Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas de la Universidad Nacional de Rosario (UNR). La novedad del proyecto es que, si bien existen desarrollos de cebada transgénica, es la primera vez que se modifica este cultivo con enzimas de algas.

Busi explica que se pensó en cebada porque es un cultivo que en Argentina experimentó un importante crecimiento, tanto para la industria cervecera como para otros usos en el campo. Asimismo, cuenta que para llevar los ensayos desde Arábidopsis a un cultivo como la cebada, había que buscar un espacio que contara con las herramientas para la transformación genética. El lugar escogido fue la plataforma Agrobiotec-FCA, que dirige Permingeat.

“La plataforma es una estructura, donde tenemos un laboratorio de biología celular y molecular, y tenemos cámaras para crecer plantas todo el año en condiciones muy controladas”, comenta Permingeat, y destaca que esta es una ventaja, dado que la cebada es un cereal de crecimiento invernal, con el que en un espacio como la plataforma se puede trabajar durante cualquier estación. Asimismo, sostiene que al generar plantas transgénicas, obliga a que todo el sistema tenga que ser muy controlado para que no se disperse esa semilla.

El trabajo de Gómez Ibarra para generar las nuevas variantes requirió primero poner a punto un sistema de cultivo in vitro de cebada. El método aplicado para introducir el gen del alga dentro del genoma del cereal fue la utilización de una pistola génica. Previamente se modificó el gen del alga de modo que se exprese solamente en el endosperma del grano de la cebada, y no en la planta completa. Una vez que las plántulas alcanzaron un tamaño adecuado, se trasplantaron en macetas y se llevaron a las cámaras, con el objetivo de conducirlas a la madurez para cosechar sus semillas y analizar la siguiente generación.

Permingeat enfatiza que no cualquier variedad de una especie, en este caso de cebada, responde favorablemente para luego formar plantas del cultivo in vitro. Lo interesante aquí es que se trabajó con una especie de cebada distinta a la que aparece en la literatura científica, que está internacionalmente aceptada –Golden Promise– y que es la variedad con la que se avanza en este tipo de trabajos. En este proyecto se pensó, además, en una variedad propia de los campos argentinos, como es el caso de Andreia. “Y para sorpresa nuestra, Andreia respondió mejor que Golden Promise”, cuenta el investigador.

Gómez-Ibarra añade que en 2024, durante el Congreso Internacional de Cebada, esta investigación recibió un premio justamente porque destacaron que hay muy pocos trabajos enfocados en el mejoramiento industrial de este cultivo, ya que la mayoría se centra en aumentar el rendimiento en resistencia a enfermedades.

Un aporte a la cebada industrial

En el proceso de elaboración de una bebida alcohólica el rol del almidón es fundamental. Al respecto, Busi explica: “El almidón está compuesto por cadenas de glucosa ensambladas, con una morfología compleja. Si puedo hacerlas más flexibles, tendría esas unidades de glucosa disponibles para que una levadura las fermente y se produzca el alcohol. Es decir, modificamos la estructura para que el sustrato importante para la fabricación de la bebida alcohólica esté accesible. Este es un aporte fundamental de este desarrollo ya que puede asegurar tiempos de malteado, de sacarificación y permite regular el gusto para obtener una mejor cerveza”, resume la científica.

En este sentido, Gómez Ibarra especifica que, al disminuir el tamaño del gránulo y aumentar el contenido de almidón degradable y de las unidades de glucosa liberadas, se facilita la fermentación, lo que permitiría aumentar también la eficiencia del malteado para aplicaciones industriales.

Estado actual de la investigación

Si bien el equipo reconoce que para tener éxito hay que hacer un esfuerzo grande en la cantidad de experimentos, actualmente ya se han logrado ocho eventos transgénicos independientes. “Es importante desarrollar eventos independientes y generar distintas líneas, porque en cada evento el transgén se puede alojar en un lugar diferente del genoma, y esto puede condicionar su expresión y, en consecuencia, el resultado final del proyecto. Por eso se necesitan varios eventos que no se vinculen unos con otros”, aclara Permingeat. Y detalla que en esta investigación hay ocho eventos independientes a los cuales les están estudiando el fenotipo en sus descendencias de segunda y tercera generación. “De las ocho, cinco te puedo decir hoy, tienen mayor contenido de almidón”, sentencia el científico.

Sobre ello, Gómez -Ibarra ahonda: “Lo interesante es que una vez que uno tiene la planta transgénica, hay que fijar esa característica que se introduce. En genética, hablamos de que el gen se fije, que esté en homocigosis”. Eso le da estabilidad para que pueda transferirse de generación en generación. “Y hemos encontrado una línea transgénica homocigota”, cuenta.

En otro orden, destacan la elección de la planta de cebada porque además se utiliza como recurso forrajero para la alimentación animal. Las reservas forrajeras como el ensilaje serían también un objetivo secundario de este proyecto, que es la generación de una biomasa que pueda utilizarse para la nutrición animal. “Son esas mismas unidades de glucosa, las que van a repercutir en más alcohol en el caso de la fabricación de cerveza o, como alimento de ganado por fermentación de la biomasa, que se traduce en kilos de carne o litros de leche al aportar energía más disponible en la ingesta del animal”, explica Busi.

“Nosotros estamos convencidos de que el avance del proyecto nos está llevando a confirmar las hipótesis planteadas y que cada pasito que vamos dando, nos da veracidad de lo que habíamos postulado inicialmente”, sostiene Permingeat y concluye: “El verdadero éxito de esta investigación es que llegue al campo argentino. Para que ocurra, es necesario que surja un socio estratégico que pueda adoptar esta tecnología”.

Sobre investigación:

Por CEFOBI

María Victoria Busi

Diego Gomez Casati

Julieta Barchiesi

Por IICAR

Hugo Permingeat

Daniel de Souza Canada

Amanda Rosario Gomez Ibarra

Fuente: conicet.gov.ar