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  • Septiembre 2017Nº 492
Panorama

Biotecnología

La técnica CRISPR permite obtener cultivos resistentes a la contaminación radiactiva

Este método de edición genética se ha empleado para inactivar en las plantas de arroz el transporte del cesio radiactivo depositado en el suelo.

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La contaminación radiactiva provocada por los accidentes en las centrales nucleares de Chernóbil, en 1986, y de Fukushima, en 2011, afectó a grandes extensiones de terreno agrícola (miles de kilómetros cuadrados). El cesio (Cs) radiactivo que se liberó al ambiente plantea uno de los mayores problemas para la agricultura, puesto que se acumula fácilmente en el suelo y desde allí es absorbido por las plantas a lo largo de décadas.

En Fukushima se produjo una gran emisión de isótopos radiactivos de Cs: 134Cs+ y 137Cs+ (de una vida media de 2 y 30 años, respectivamente). Se estima que la mitad de la superficie de Japón fue contaminada con ellos. El arroz, un alimento básico, ha sido el cultivo más afectado en el país. El Cs+ radiactivo es absorbido por la raíz junto con los nutrientes minerales y el agua, después es transportado a la parte aérea y finalmente se acumula en los granos de arroz. El elemento radiactivo no ejerce un efecto tóxico sobre la propia planta, ya que se halla a bajas concentraciones (del orden de micromoles por litro), pero en los granos de arroz alcanza mayores valores y podría ocasionar problemas de salud a las personas que lo consumen.

El accidente de Fukushima provocó numerosas complicaciones para los agricultores y autoridades sanitarias en Japón, que debieron implantar controles exhaustivos antes de la comercialización del arroz. Se han empleado diferentes estrategias para reducir los niveles de Cs+ radiactivo en el cereal, como la eliminación de la capa superficial del suelo mediante retroexcavadoras o la adición de grandes cantidades de fertilizantes de potasio (K) (ya que disminuye la entrada de Cs+ en la planta), pero ambas estrategias presentan inconvenientes. Además de su elevado coste, la retirada de suelo genera grandes cantidades de basura radiactiva que hay que almacenar durante años en instalaciones especializadas. Por otro lado, el exceso de fertilizantes da lugar a una eutrofización de los ecosistemas.

Otra solución consistiría en obtener variedades de arroz con una baja capacidad de acumular cesio, pero existe el obstáculo de que no se han descrito genes que participen en la acumulación de este elemento en la planta.

Hace poco, nuestro grupo del Instituto de Biología Integral de las Plantas, en Montpellier, en colaboración con un equipo de la Universidad de Tokio, ha indagado en una alternativa prometedora basada en la técnica de edición genética CRISPR-Cas9. Con ella hemos desarrollado plantas de arroz que, de modo selectivo, no absorben el Cs+ radiactivo del suelo. La estrategia ofrece una opción de enorme interés para evitar el efecto de la contaminación radiactiva en los cultivos de plantas alimentarias.

 

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Cerrar el paso al cesio radiactivo
En nuestra investigación, llevada a cabo en el marco del proyecto DEMETERRES, partimos de la hipótesis de que existen proteínas de membrana que transportan el Cs+ del suelo contaminado al interior de las células de la raíz. Se consideró que este paso era determinante en la cantidad de Cs+ que acumularía después la planta y, en consecuencia, los granos de arroz. Por ello, procedimos a caracterizar en una primera etapa el mecanismo de entrada del Cs+ en la raíz. Los resultados mostraron que, aunque el Cs+ no es un nutriente que las plantas de arroz necesiten, estas tienen una alta capacidad para absorberlo cuando se halla a bajas concentraciones (del orden de micromoles por litro). Curiosamente, esta capacidad de absorción se asemejaba, en términos cuantitativos y cualitativos, a la del K+, un macronutriente que sí resulta esencial para las plantas.

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