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Las plantas de interés agronómico han sido exitosamente seleccionadas y mejoradas con el propósito de aumentar su productividad. En este proceso de mejoramiento, se han perdido algunos rasgos involucrados en la defensa y protección frente a condiciones de estrés, tales como: sequía, salinidad del suelo o temperaturas extremas. Debido a ello, estas condiciones medioambientales son la principal causa de pérdidas en la agricultura. Por otro lado, cada año disminuyen los suelos aptos para cultivo a consecuencia del aumento de la población mundial y al aumento sostenido de la salinidad del suelo y de la falta de disponibilidad de agua. En Chile, 65% de los suelos potencialmente arables se encuentran bajo esta condición. La superposición de estas dos situaciones, genera un problema de difícil solución, donde es preciso aumentar la capacidad de las plantas de interés agrícola para tolerar el estrés hídrico provocado indistintamente por la sequía, la salinidad del suelo y el frío, sin afectar significativamente la productividad. De mantenerse la actual situación, de acuerdo a FAO, para el año 2020 no habrá suficientes alimentos para alimentar a una población creciente.
El aumentar la tolerancia al estrés hídrico en las plantas de interés agrícola, es un desafío mundial, el cual ha estado siendo abordado tanto por el mejoramiento genético tradicional, como por el uso de la tecnología del DNA recombinante. La primera, ha logrado escasos avances por cuanto cualquier aumento en la tolerancia al estrés hídrico, conlleva grandes pérdidas de productividad, debido a que se requiere volver sobre las variedades silvestres para que éstas provean del rasgo o característica que otorgue la tolerancia al estrés deseado. La segunda estrategia, aceptada en más de 23 países, ha tenido notables éxitos en proveer tolerancia a plagas (estrés biótico), por cuanto se piensa que también es posible obtener plantas con mayor tolerancia a estrés abiótico, a pesar que la respuesta a estos tipos de estrés es de carácter multigénico. Sin embargo, para el desarrollo de está tecnología es preciso contar con genes capaces de otorgar tolerancia al estrés hídrico y de promotores que puedan regular la expresión de estos genes de forma adecuada. Debido a ello, los genes y los promotores que pueden ser utilizados con este propósito se han trasformado en un bien comercial de gran interés, lo cual se ve reflejado en la gran cantidad de patentes que protegen su uso y las cientos de publicaciones en revistas de corriente principal. Así, varios laboratorios de diferentes centros de investigación en el mundo han logrado aislar y caracterizar genes con los cuales se han podido obtener plantas tolerantes a estrés hídrico en condiciones de laboratorio. En cuanto a los promotores, son pocos los que se encuentran patentados, ya que solo recientemente se ha podido comprobar que el uso para estos fines con promotores constitutivos como el 35S del virus del mosaico de la coliflor (CaMV), produce efectos nocivos para el crecimiento y desarrollo de las plantas, por lo tanto, se ha incrementado la búsqueda de promotores inducibles bajo condiciones de estrés. A la luz de estos antecedentes, la FAO estima que las grandes compañías (Monsanto, Pioneer y otras) que desarrollan biotecnología agrícola, podrán disponer de las primeras plantas tolerantes a estrés hídrico para su comercialización sólo a partir del año 2012. En este sentido, Chile no puede sustraerse a competir en el desarrollo de biotecnología agrícola, ya que de hacerlo generará una dependencia tecnológica que impedirá que pueda constituirse en una potencia alimentaria.
Por lo anterior, el presente proyecto pretende generar una plataforma biotecnológica que permita generar tolerancia a estrés hídrico en plantas de interés agrícola. Esta pretensión se basa en que el grupo de investigación ha aislado y caracterizado desde plantas nativas: (a) genes que otorgan tolerancia a estrés hídrico en plantas de tomate y tabaco cuando son expresados bajo el control del promotor constitutivo 35S; (b) promotores que, en plantas de tabaco, activan la transcripción de genes reporteros en respuesta a la exposición a condiciones de estrés abiótico. Ninguno de los cuales hasta la fecha han sido patentados. La combinación de estos dos elementos esenciales (genes y promotores), la cual se denomina construcciones quiméricas, constituyen un producto de un valor, difícil de estimar a priori, por cuanto dependerá de la capacidad de tolerancia a estrés abiótico que le confiera a la planta y el grado en que se afecte la productividad del cultivo. Se espera que dichas construcciones quiméricas aumenten la eficiencia en el uso del agua en la planta de cultivo, al menos en un 30%, sin que existan pérdidas significativas en la productividad.
Con el objetivo de demostrar lo eficientes que son las construcciones quiméricas para otorgar tolerancia a estrés hídrico, se transformarán plantas de maíz (monocotiledónea). La razón de utilizar maíz es que: (a) es una especie sensible al estrés hídrico; (b) maíz es uno de las tres cultivos de cereales más importante del mundo; (c) plantas de maíz transgénico son cultivadas en el país por los agricultores nacionales para la producción de semillas, las que posteriormente son comercializadas por las grandes empresas transnacionales (Pioneer, Monsanto y otras) en los 23 países que han aceptado esta tecnología como estrategia para aumentar la productividad y bajar los costos de producción; (d) es una especie considerada modelo genético por cuanto, las construcciones quiméricas aquí desarrolladas, podrían utilizarse en cualquier planta de cultivo monocotiledónea.
Los beneficiarios del uso de estas construcciones quiméricas serán, en primera instancia, las empresas que además de ser propietarias de las semillas, las distribuyen y las comercializan en todo el mundo. Los beneficiarios finales serán los agricultores de todo el mundo y en especial aquellos, que como en Chile, poseen terrenos agrícolas del tipo semi-áridos o con baja disponibilidad de agua.
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