Carlos Montesinos Rodríguez es estudiante del Máster Universitario en “Biotecnología Molecular y Celular de Plantas” y ha disfrutado de la beca de formación de la Cátedra de Cambio Climático para desarrollar la investigación para la “Identificación de factores limitantes en la adaptación del brócoli al cambio climático”, dirigido por el profesor e investigador del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), José Miguel Mulet.
• ¿Cuáles han sido los objetivos principales de la investigación desarrollada?
Los objetivos principales del trabajo han sido:
– Mejorar la adaptabilidad de los cultivos al cambio climático, especialmente a sequía y salinidad
– Identificar, clonar y caracterizar dos genes de brócoli susceptibles de presentar resistencia a sequía y salinidad.
“El trabajo ha consistido en la caracterización de dos genes de brócoli susceptibles de presentar resistencia a sequía y salinidad”
• ¿Qué trabajo has realizado?
En la presente estancia en el laboratorio, he participado en el proceso de caracterización de dos genes de brócoli susceptibles de presentar resistencia a sequía y salinidad. Este proceso consiste principalmente en, a partir de datos obtenidos de una genoteca previa, tratar de expresar estos genes en organismos modelo (Arabidopsis) y evaluar la resistencia a sequía y salinidad.
Para ello, el proceso requiere de la clonación del gen en distintos vectores que, unidos a otras piezas utilizadas en biología molecular (promotores, proteínas de fluorescencia, terminadores…), permiten generar organismos modificados genéticamente para hacer una labor de genética directa, es decir, a partir de una secuencia de un gen, conocer su función en la planta. Hasta el momento, hemos generado todas las construcciones necesarias para introducir el vector de clonación con el gen objetivo en Arabidopsis.
• ¿Qué metodología se ha empleado para desarrollar el estudio?
Para el proceso de clonaje de los genes y expresión en organismos modelo, se han empleado técnicas de ingeniería genética y diseño de construcciones “in silico” mediante el software desarrollado por el IBMCP “Golden Braid”. Éste es un sistema que permite realizar clonajes genéticos y biología sintética, y que ayuda a los investigadores a reducir el tiempo y los costos asociados a cualquier proyecto de ingeniería genética en plantas. Una vez realizado el trabajo en ordenador se debe implementar en el laboratorio.
Para ello y para la consecución de los objetivos del proyecto, se han utilizado protocolos de ingeniería genética para realizar digestiones, ligaciones, PCR, diseño de primers, reacciones de Golden Braid en termociclador, transformación de E.coli y Agrobacterium… así como otras técnicas de laboratorio ampliamente utilizadas en el sector..
Las prácticas me han permitido reforzar los conocimientos teóricos adquiridos en el máster”
• ¿Cuáles han sido las principales resultados y conclusiones alcanzadas?
Durante los meses de estancia en el laboratorio, se ha conseguido diseñar “in sílico” todas las partes necesarias para la replicación de los genes targets y se ha logrado montar las unidades transcripcionales de cada uno de los genes unidos a proteínas de fluorescencia.
La construcción se ha introducido en “E.coli” y “Agrobacterium tumefasciens” para su posterior inoculación en “Arabidopsis” y “Nicotiana”, para la evaluación de la expresión transitoria y estable de dichos genes.
• Personalmente, ¿qué has aprendido con la realización de la beca de prácticas?
Las prácticas me han permitido reforzar los conocimientos teóricos adquiridos en el máster que, desde mi punto de vista, no es posible llevar a la práctica de manera exitosa de otra forma que gestionando una parte de un proyecto que sigue un “workflow” específico. Además, la metodología utilizada es extrapolable a otros organismos o especies en busca de los mismos.
“La identificación de genes de resistencia es el primer paso para desarrollar un programa de mejora genética con la finalidad de incrementar la resistencia de los cultivares a los principales cambios ambientales”
• ¿Cómo contribuye tu trabajo a mejorar nuestra adaptación al cambio climático?
En primer lugar, la identificación de genes de resistencia es el primer paso para desarrollar un programa de mejora genética con la finalidad de incrementar la resistencia de los cultivares a los principales cambios ambientales. Si se desarrollan estas variedades resistentes, estos cultivos podrán cultivarse con menores requerimientos hídricos o incluso instalarse en zonas áridas o semiáridas donde, hasta la fecha, no se podían cultivar.
En un contexto de incremento de temperaturas y reducción de las precipitaciones, desarrollar estos cultivares presenta beneficios económicos (incremento de la rentabilidad de las explotaciones), sociales (fijación de población en zonas semi-desérticas ligadas a la agricultura) y medio ambientales (mejor aprovechamiento de los recursos hídricos, preservación de acuíferos y masas de agua superficiales, disminución de problemas de salinización de suelos…).
• Por último, ¿qué medidas se deberían articular para ayudar a mitigar el cambio climático en tu ámbito de estudio?
Una vez identificados estos genes, se pueden realizar programas de mejora clásicos basados en retrocruzamientos sucesivos con el objetivo de transferir los genes deseados a las variedades comerciales sin que estas pierdan sus características organolépticas. También se pueden utilizar técnicas de ingeniería genética para transferir únicamente estos genes a los lugares objetivos del genoma de la especie receptora, generando así una variedad transgénica que, por el momento, no se permite su comercialización en la UE.