REPENSANDO EL MEJORAMIENTO VEGETAL
El objetivo general del fitomejoramiento ha sido producir cultivos que presenten características únicas y superiores para las diversas aplicaciones agrícolas. Sin embargo, el campo de las aplicaciones agrícolas se ha expandido, al igual que las capacidades de las técnicas de ingeniería y fitomejoramiento. Ahora existe la oportunidad de hacer la transición de la agricultura hacia la producción de materiales o compuestos de alto valor y lograr los objetivos de reducción de la emisiones de gases de efecto invernadero o cero desechos rápidamente a lo previsto.
Dado el cambio climático y la necesidad de una transición hacia economías circulares, creemos que redefinir los objetivos de fitomejoración utilizando las últimas tecnologías y desarrollando nuevas tecnologías paralelamente, se puede alcanzar los objetivos críticos rápidamente.
Con este fin, hemos investigado el campo con el propósito de lograr los objetivos a continuación:
Desarrollar nuevas tecnologías de fitomejoración que aceleran la adaptación a nuevos climas, en una generación o dentro de la misma generación, mientras se satisfacen las demandas de alimentos, piensos y materias primas.
Desarrollar nuevas variedades que permitan novedosas formas de economía circular a nivel local, nacional y regional.
Desarrollar nuevas herramientas moleculares para obtener mejores resultados genéticos y epigenéticos que puedan apoyar los objetivos anteriores.
En fin, el objetivo es asegurar a los agricultores la rentabilidad de la producción de sus cultivos, ya que esto tiene un gran potencial para desarrollar y ejecutar tecnologías mejoradas de fitomejoramiento al igual que nuevas herramientas de investigación de alto valor o enzimas industriales. Ambos objetivos tienen el potencial de habilitar oportunidades comerciales en nuevos entornos de producción (como por ejemplo, agricultura en océanos, tierras marginales, etc.).
ESTUDIANDO LA NATURALEZA
La naturaleza ha inspirado innovaciones en varios campos de la ciencia. Por ejemplo, la bioprospección generalmente se ha centrado en el descubrimiento de productos naturales en la industria farmacéutica, pero no en el descubrimiento de rasgos en parientes silvestres de cultivos que puedan tener un beneficio para la humanidad. En nuestras investigaciones, encontramos pocos esfuerzos en la identificación de rasgos que puedan fomentar una economía circular o bioeconomía a través de la agricultura. Por lo tanto, parece sensato aplicar el conjunto de tecnologías de bioprospección tradicional, que ha sido perfeccionado en el campo de la farmacéutica y desde entonces ampliado con capacidades de aprendizaje automático y proteómica, para permitir el desarrollo de cultivos o identificar rasgos novedosos que podrían incorporarse a los cultivos existentes.
Actualmente, el fitomejoramiento se enfoca en objetivos de "asunto estándar": rendimiento, producción cosechable, calorías, nutrición, arquitectura de la planta, tiempo de reproducción y resistencia a presiones abióticas y bióticas. Reconocemos la importancia de estos rasgos pero no estamos interesados en ellos ya que están muy bien establecidos en el campo. Por otro lado, rasgos como que podrían ser más atractivos para la investigación son el sabor y su metabolismo, al igual que el rendimiento de sabor, no necesariamente cumplen con las metas deseadas mencionadas anteriormente. Lo más emocionante para nosotros son las áreas descuidadas de rasgos que permitan la utilización completa de todos los tejidos vegetales, es decir, cosas que podrían aprovecharse para la expresión de compuestos de materia prima en tejidos vegetales, o la digestibilidad de la pared celular para permitir una utilización superior en los ciclos de producción de residuos agrícolas y mejorar circularidad, mientras los productos tradicionales se siguen produciendo. Además, si ampliamos nuestra búsqueda más allá de las plantas hacia los microbios, hongos y otras formas de vida, podríamos aislar enzimas útiles de microbios que se puedan utilizar en otras líneas de manufactura.
Hemos creado ideas de emprendimientos enfocados en un resultado específico dentro de áreas de necesidad que llamamos: áreas de oportunidad. Esta área de oportunidad es parte de la Iniciativa de Agricultura Tropical y Bioeconomía (TABI, con sus siglas en inglés), con sede en Costa Rica, un país que no solo tiene la mayor densidad de biodiversidad del planeta (estimada en hasta el 5% de todas las especies), sino que también cuenta con una sólida experiencia institucional en bioprospección. Lanzar una empresa en Costa Rica nos permite aprovechar este rico ecosistema; también garantiza que cualquier trabajo realizado esté en consonancia con las obligaciones internacionales y nacionales en virtud del Convenio sobre la Diversidad Biológica, y las costumbres y leyes relacionadas con el acceso y la distribución de beneficios de los recursos genéticos. Estos están diseñados para permitir una distribución justa de los beneficios entre usuarios y proveedores para abrir puertas a la innovación y crear incentivos para la conservación de la biodiversidad. Aprovechando la experiencia local y trabajando dentro de los procedimientos definidos del país sobre bioprospección, debería respaldar el desarrollo de cultivos que fomenten una bioeconomía circular.
REGENERACIÓN Y MODIFICACIÓN DE PLANTAS
Aunque conozcamos los genes, las características que controlan y los nuevos cultivos que nos gustaría desarrollar, existen varios desafíos que nos impiden llegar allí rápidamente. Queremos derribar las barreras para la mejora eficiente de cultivos, para abrir nuevas fronteras de rasgos que son imaginados pero que no se pueden lograr actualmente. En práctica, esto significa: acortar los tiempos de reproducción, desarrollar plataformas de regeneración de plantas independientes de especies y genotipos, y crear enfoques que permitan cambios genéticos o epigenéticos de inmediato sin utilizar tecnologías que contarían como modificación genética clásica. Los siguientes conceptos son solo algunos de los muchos enfoques potenciales que estamos explorando:
⏱ Acortar los tiempos de reproducción
La selección iterada de embriones (IES, con sus siglas en inglés) es una tecnología reproductiva que implica ciclos repetidos de secuenciación in vitro y selección de embriones para acelerar rápidamente la reproducción hasta su límite teórico. La tecnología se ha propuesto en mamíferos y se cree que es imposible en plantas, ya que requiere acceso a un cuerpo fructífero, que generalmente solo se forma cuando una planta está madura. Sin embargo, se podría obtener tejido vegetal totipotente si los embriones de plantas se trataran con las hormonas adecuadas y luego se diferenciarán directamente en un cuerpo fructífero en ausencia de una planta completa. Los ciclos repetidos que iteran los tejidos de las plantas para que sean totipotentes, luego hasta el cuerpo fructífero y luego combinados con la selección de rasgos, podrían acelerar rápidamente la reproducción de estas plantas.
🧬 Mejorar los esfuerzos de mejora de la transformación no transgénica
El panorama de la regulación de los cultivos editados parece favorecer cada vez más la clasificación de “no modificada genéticamente” ya que la edición de genes puede ocurrir en ausencia de transgenes. Es probable que observemos de cerca la edición del genoma o la edición epigenética, potencialmente en cultivos desatendidos que incluyen algas, cannabis, cúrcuma, mora, aloe y coyol.
Sin embargo, estamos interesados en aumentar el potencial de la mutagénesis química dirigida. Los mutágenos químicos se han utilizado ampliamente en la mejora de cultivos durante décadas, provocando mutaciones sin utilizar la tecnología transgénica. Si bien son útiles, no son específicos en el genoma, lo que nos ha llevado a la idea de desarrollar un mutágeno químico altamente dirigido o dirigible para aprovechar lo mejor de las nucleasas guiadas por ARN y las técnicas de mutagénesis independiente de transgenes.
CREA COMPAÑÍAS CON NOSOTROS
Hemos estado varios meses desarrollando conceptos iniciales con nuestros socios para superar los desafíos centrales mencionados anteriormente. Es un área de oportunidad enormemente compleja y prometedora, con sede en Costa Rica, que creemos que ofrece un hogar ideal y un punto de partida para las empresas en este espacio.
Las empresas con sede en el país podrán aprovechar los ecosistemas con mayor biodiversidad del mundo, ofreciendo una oportunidad inigualable para descubrir, aplicar y comercializar nuevas herramientas biotecnológicas y caracteres de interés en plantas, y tener acceso al conocimiento y la experiencia locales en bioprospección.
Mirando hacia el futuro, esta oportunidad puede apoyar la revitalización de los enfoques clásicos de bioprospección para ofrecer nuevos cultivos y capacidades a una bioeconomía creciente y circular, más allá de las consideraciones tradicionales de seguridad alimentaria. También puede aprovechar la biodiversidad vegetal y microbiana nacional de Costa Rica de una manera altamente comercializable en línea con la estrategia nacional de bioeconomía.
Si esta es un área que le llame la atención y tiene experiencia con la biotecnología vegetal, ¡queremos saber de usted! Se pueden encontrar más detalles sobre los detalles de este rol en esta descripción del trabajo.
Se pueden encontrar más detalles sobre la Iniciativa de Bioeconomía y Agricultura Tropical aquí.