Aplicaciones de CRISPR en el mejoramiento de cultivos
Palavras-chave:
CRISPR, edición genética, mejoramiento de cultivos, biotecnología agrícola, resistencia a enfermedades, agricultura sostenible.Resumo
La creciente demanda mundial de alimentos, los efectos del cambio climático, la degradación de los recursos naturales y la incidencia de plagas y enfermedades representan importantes desafíos para la agricultura contemporánea. En este contexto, las tecnologías de edición genética basadas en CRISPR han adquirido relevancia como herramientas para acelerar y mejorar los procesos de mejoramiento vegetal. El objetivo de este artículo fue analizar, mediante una revisión narrativa de la literatura, las principales aplicaciones de CRISPR en el mejoramiento de cultivos, considerando sus fundamentos tecnológicos, aplicaciones agronómicas, beneficios, limitaciones y perspectivas futuras. La revisión comprendió literatura científica y documentos especializados relacionados con edición genética de plantas, resistencia a enfermedades, tolerancia a estrés abiótico, mejoramiento de características productivas y nutricionales, edición de bases y prime editing. La evidencia examinada muestra que CRISPR permite desarrollar modificaciones genéticas dirigidas con mayor precisión y rapidez que determinados procedimientos convencionales de mejoramiento. Sus principales aplicaciones comprenden el desarrollo de cultivos resistentes a patógenos, tolerantes a sequías, salinidad y temperaturas extremas, así como el mejoramiento del rendimiento, calidad nutricional y características poscosecha. Los avances recientes en edición de bases y prime editing amplían las posibilidades de realizar modificaciones específicas sin generar necesariamente rupturas de doble cadena en el ADN. Sin embargo, persisten desafíos relacionados con la eficiencia de transformación y regeneración vegetal, efectos no deseados, marcos regulatorios, aceptación social, propiedad intelectual y acceso equitativo a las tecnologías. Se concluye que CRISPR representa una herramienta estratégica para el mejoramiento de cultivos y la agricultura sostenible, aunque su desarrollo responsable requiere investigación científica, evaluación de riesgos, regulación adaptativa y mecanismos capaces de facilitar el acceso a sus beneficios.
Downloads
Referências
Abdelrahman, M., Al-Sadi, A. M., Pour-Aboughadareh, A., Burritt, D. J., & Tran, L. S. P. (2021). Genome editing using CRISPR/Cas9-targeted mutagenesis: An opportunity for yield improvements of crop plants grown under environmental stresses. Plant Physiology and Biochemistry, 159, 1–9. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2020.12.012
Ahmad, S., Wei, X., Sheng, Z., Hu, P., & Tang, S. (2020). CRISPR/Cas9 for development of disease resistance in plants: Recent progress, limitations and future perspectives. Briefings in Functional Genomics, 19(1), 26–39. https://doi.org/10.1093/bfgp/elz041
Chen, K., Wang, Y., Zhang, R., Zhang, H., & Gao, C. (2019). CRISPR/Cas genome editing and precision plant breeding in agriculture. Annual Review of Plant Biology, 70, 667–697. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-050718-100049
ChileBio. (2021, 5 de agosto). CRISPR siembra “semillas de cambio” en biotecnología agrícola: Mayor precisión y menor regulación. https://www.chilebio.cl/
Food and Agriculture Organization of the United Nations. (2022). Gene editing and agrifood systems. https://www.fao.org/
Gaillochet, C., Develtere, W., & Jacobs, T. B. (2021). CRISPR screens in plants: Approaches, guidelines, and future prospects. The Plant Cell, 33(4), 794–813. https://doi.org/10.1093/plcell/koaa021
Gao, C. (2021). Genome engineering for crop improvement and future agriculture. Cell, 184(6), 1621–1635. https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.01.005
Jaganathan, D., Ramasamy, K., Sellamuthu, G., Jayabalan, S., & Venkataraman, G. (2018). CRISPR for crop improvement: An update review. Frontiers in Plant Science, 9, 985. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00985
Li, J., Manghwar, H., Sun, L., Wang, P., Wang, G., Sheng, H., Zhang, J., Liu, H., Qin, L., Rui, H., Li, B., Lindsey, K., & Zhang, X. (2019). Whole genome sequencing reveals rare off-target mutations and considerable inherent genetic or/and somaclonal variations in CRISPR/Cas9-edited cotton plants. Plant Biotechnology Journal, 17(5), 858–868. https://doi.org/10.1111/pbi.13020
Li, Z., Zhong, Z., Wu, Z., Pausch, P., Al-Shayeb, B., Amerasekera, J., Doudna, J. A., & Jacobsen, S. E. (2023). Genome editing in plants using the compact editor CasΦ. Proceedings of the National Academy of Sciences, 120(4), e2216822120. https://doi.org/10.1073/pnas.2216822120
Molla, K. A., & Yang, Y. (2019). CRISPR/Cas-mediated base editing: Technical considerations and practical applications. Trends in Biotechnology, 37(10), 1121–1142. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2019.03.008
Naik, B., Kumar, V., & Khare, S. (2022). CRISPR/Cas9 genome editing for sustainable agriculture and crop improvement. Biotechnology Reports, 33, e00709. https://doi.org/10.1016/j.btre.2022.e00709
Razzaq, A., Saleem, F., Kanwal, M., Mustafa, G., Yousaf, S., Arshad, H. M. I., Hameed, M. K., Khan, M. S., & Joyia, F. A. (2019). Modern trends in plant genome editing: An inclusive review of the CRISPR/Cas9 toolbox. International Journal of Molecular Sciences, 20(16), 4045. https://doi.org/10.3390/ijms20164045
Schindele, P., Wolter, F., & Puchta, H. (2018). Transforming plant biology and breeding with CRISPR/Cas9, Cas12 and Cas13. FEBS Letters, 592(12), 1954–1967. https://doi.org/10.1002/1873-3468.13073
Strobbe, S., Wesana, J., Van Der Straeten, D., & De Steur, H. (2023). Public acceptance and stakeholder views of gene edited foods: A global overview. Trends in Biotechnology, 41(6), 736–740. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2022.12.011
Tachikawa, M., & Matsuo, M. (2023). Divergence and convergence in international regulatory policies regarding genome-edited food: How to find a middle ground. Frontiers in Plant Science, 14, 1105426. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1105426
Tang, Q., Wang, X., Jin, X., Peng, J., Zhang, H., & Wang, Y. (2023). CRISPR/Cas technology revolutionizes crop breeding. Plants, 12(17), 3119. https://doi.org/10.3390/plants12173119
Veillet, F., Durand, M., Kroj, T., Cesbron, S., & Gallois, J. L. (2020). Precision breeding made real with CRISPR: Illustration through genetic resistance to pathogens. Plant Communications, 1(5), 100102. https://doi.org/10.1016/j.xplc.2020.100102
Wada, N., Ueta, R., Osakabe, Y., & Osakabe, K. (2020). Precision genome editing in plants: State-of-the-art in CRISPR/Cas9-based genome engineering. BMC Plant Biology, 20, 234. https://doi.org/10.1186/s12870-020-02385-5
Zhu, H., Li, C., & Gao, C. (2020). Applications of CRISPR–Cas in agriculture and plant biotechnology. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 21, 661–677. https://doi.org/10.1038/s41580-020-00288-9
