Un nuevo método permite silenciar genes en plantas para mejorar el rendimiento de los cultivos

• La técnica desarrollada por personal científico del CSIC emplea secuencias de ARN transportadas por virus para “apagar” genes de forma específica.

• Su desarrollo supone un avance para obtener cultivos con características personalizadas que mejoren su rendimiento y su resistencia a enfermedades.

21.08.2025 - INFORMACIÓN

Un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, entidad adscrita al Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, ha logrado un importante avance en la biotecnología vegetal al desarrollar un nuevo método para silenciar genes. La novedosa técnica utiliza secuencias de ácido ribonucleico (ARN) ultracortas transportadas por virus modificados genéticamente para conseguir el silenciamiento genético. Esto permitiría la personalización de los rasgos de las plantas. El trabajo, publicado en la revista Plant Biotechnology Journal, abre nuevas vías para la mejora de los cultivos, la genómica funcional y la agricultura sostenible.

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La tecnología de vectores virales supone la modificación de virus, eliminando el material genético que causa las enfermedades para convertirlos en vehículos que transportan la secuencia de ARN que se desee introducir en un organismo. Se trata de una técnica que, aplicada en plantas, ya ha demostrado su eficacia en condiciones experimentales. Por ejemplo, para inducir la floración y acelerar el desarrollo de variedades de cultivos mejoradas. Además, sirve para modificar la arquitectura de las plantas y facilitar su adaptación a la mecanización. También se emplea para mejorar la tolerancia a la sequía o producir metabolitos beneficiosos para la salud humana, entre otras aplicaciones.

Inserciones de ARN corto como herramienta agrícola

El método fue desarrollado por el CSIC, junto al Instituto Universitario de Investigación de Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana (COMAV) y el Departamento de Aplicaciones e Innovación en Supercomputación (Cineca) italiano. Esta colaboración supone una optimización de las plataformas tecnológicas para acelerar el desarrollo y la validación de aplicaciones agrícolas basadas en vectores virales.

Fabio Pasin, investigador Ramón y Cajal en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC) que ha dirigido el estudio, destaca:

“Hemos implementado enfoques de biología sintética compatibles con la futura producción a escala industrial”

La nueva técnica, denominada inserciones de ARN corto transportadas por virus (vsRNAi), constituye un avance notable en el campo que explora el uso de vectores virales para mejorar las características agronómicas de los cultivos. Mediante la utilización de un virus vegetal benigno se transportan moléculas de ARN corto a las plantas. Esto desencadena un proceso conocido como interferencia de ARN (RNAi), un mecanismo que apaga los genes de forma específica, impidiendo que la información de un gen se traduzca en una proteína.

Resultados en plantas modelo y cultivos de interés

Los investigadores han empleado una combinación de genómica comparativa y transcriptómica para diseñar vsRNAi dirigidos a genes específicos en plantas. Esto permitió demostrar que la inserción de secuencias de ARN tan cortas, formadas por 24 nucleótidos, puede silenciar eficazmente genes en plantas. Se trata de secuencias ultracortas, pues en la tecnología de vectores virales se suelen utilizar secuencias que rondan los 300 nucleótidos.

Pasin destaca:

“Esta innovación reduce drásticamente el tamaño y la complejidad de los constructos tradicionales de silenciamiento génico inducido por virus, lo que permite aplicaciones más rápidas, baratas y escalables”.

Para ello, el equipo investigador se centró en el gen CHLI, esencial para la biosíntesis de la clorofila. Diseñaron vectores virales que transportaron inserciones de entre 20 y 32 nucleótidos, que se introdujeron en una planta modelo. Los ejemplares tratados mostraron un amarillamiento visible de las hojas y reducciones significativas en los niveles de clorofila. Esto confirmó un silenciamiento génico robusto.

El trabajo supuso la aplicación de este nuevo enfoque en la planta modelo Nicotiana benthamiana, demostrando su eficacia. Sirvió para producir los cambios fenotípicos deseados en cultivos de la familia botánica de las Solanaceae. Esta es una de las más importantes a nivel mundial, ya que incluye hortalizas y cultivos básicos como la patata. Dentro de esta familia, la técnica se empleó en cultivos de tomate y berenjena escarlata (Solanum aethiopicum), una especie infrautilizada. Tiene gran potencial para extender su cultivo en África, Brasil e incluso Europa, donde cuenta con producciones de nicho como la italiana “Rossa di Rotonda”.

Ventajas e implicaciones para la agricultura

Entre las ventajas del nuevo método respecto a las técnicas de RNAi existentes, destacan su simplicidad, especificidad y economicidad. También la ausencia de modificaciones estables en los genomas de las plantas.

Pasin afirma:

“Se trata de un gran avance en la biotecnología vegetal y estamos entusiasmados con sus posibles aplicaciones”

Los resultados plantean importantes implicaciones para la agricultura, ya que podrían utilizarse para alterar transitoriamente los rasgos de los cultivos. Esto con el fin de obtener fenotipos específicos que permitan mejorar su rendimiento, aumentar la resistencia a las enfermedades y optimizar el contenido nutricional. La portabilidad de vsRNAi entre especies destaca su potencial para la genómica funcional de alto rendimiento. También es relevante para la modulación de rasgos específicos tanto en cultivos modelo como en cultivos infrautilizados.

Fuente: CSIC