El aroma de atracción sexual de las plantas puede ahuyentar los insectos y actuar como insecticida natural

Trabajos anteriores han demostrado que las plantas se pueden utilizar como plataformas de producción de moléculas a ser usadas en salud, medicina y agricultura. La producción se ha ejemplificado tanto en plantas transgénicas estables como en estrategias de expresión transitorias.

Ahora, en este mismo sentido, hemos detectado que un aroma proveniente de plantas modificadas podría reemplazar los pesticidas dañinos que mantienen alejados a los insectos. Estas feromonas son sustancias químicas complejas producidas y liberadas por organismos para comunicarse y dejar entender y que otros sepan que están buscando reproducirse. Estos hallazgos fueron publicados por nuestro grupo del Instituto Earlham de Norfolk, en el Reino Unido, junto a colegas del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP) de Valencia, en España, en la revista Plant Biotechnology.

Las feromonas se pueden crear químicamente, pero esto suele ser costoso y crea subproductos tóxicos. El nuevo proceso funciona cuando los agricultores cuelgan dispersores de feromonas entre sus cultivos, imitando las señales de los insectos hembra que distraen a los machos y les impiden poner huevos en el cultivo. La nueva tecnología hace que las plantas produzcan estos valiosos productos de forma natural y funcionan solo con luz solar y agua, lo que los hace más baratos y menos dañinos para las plantas.

La biología sintética puede permitirnos diseñar plantas para hacer mucho más de algo que ya produjeron, o podemos proporcionar las instrucciones genéticas que les permitan construir nuevas moléculas biológicas, como medicamentos o estas feromonas.

El equipo utilizó una especie de planta de tabaco llamada Nicotiana benthamiana para producir las feromonas sexuales de polilla. La misma planta ha sido diseñada previamente para crear anticuerpos contra el ébola e incluso partículas similares al coronavirus para su uso en vacunas contra el COVID. En la tarea para el presente estudio se construyeron nuevas secuencias de ADN en el laboratorio para imitar los genes de las polillas. Luego, se introdujo algunos interruptores moleculares para regular su expresión, lo que activa y desactiva efectivamente el proceso de fabricación.

A medida que aumentamos la eficiencia, se desvía demasiada energía del crecimiento y desarrollo normales. Las plantas en estas condiciones pueden estar produciendo muchas feromonas pero no pueden crecer lo suficiente, lo que esencialmente reduce la capacidad de nuestra línea. La presente investigación proporciona una forma de regular la expresión génica con más sutileza.

Para hacer su descubrimiento se probó y refinó los genes de control responsables de producir la mezcla de moléculas específicas que imitan las feromonas sexuales de las especies de polillas. Entre ellas incluyeron el gusano naranja navel y el cogollero del algodón.

Hemos demostrado que podemos controlar los niveles de expresión de cada gen en relación con los demás. Esto nos permite controlar la proporción de productos que se fabrican. Acertar con la receta es especialmente importante para las feromonas de polilla, ya que suelen ser una mezcla de dos o tres moléculas en proporciones específicas. Nuestros colaboradores en España ahora están extrayendo las feromonas hechas de plantas y probándolas en dispensadores para ver qué tan bien se comparan con las polillas hembra.

El equipo espera que su trabajo allane el camino para el uso rutinario de plantas para producir una amplia gama de productos naturales. Una gran ventaja de usar cultivos es que puede ser mucho más costoso construir moléculas complejas usando procesos químicos. Las plantas ya producen una variedad de moléculas útiles, por lo que podemos utilizar las últimas técnicas para adaptar y refinar la maquinaria existente. En el futuro, podemos ver invernaderos llenos de fábricas de plantas, lo que proporcionará una forma más ecológica, económica y sostenible de fabricar moléculas complejas.

De este trabajo también participaron Kalyani Kallam, Elena Moreno-Giménez, Rubén Mateos Fernández, Connor Tansley, Silvia Gianoglio y Diego Orzáez.

*Nicola Patron: Autora principal de la investigación. Es bióloga molecular y sintética, interesada en la transferencia natural y artificial de material genético entre genomas de diferentes especies. Dirige el Grupo de Biología Sintética en el Instituto Earlham, en Norwich, Reino Unido.

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