Querida 58
Castaño americano modificado genéticamente

El Darling 58 es un castaño americano modificado genéticamente . El árbol fue creado por el Programa de Investigación y Restauración del Castaño Americano de la Facultad de Ciencias Ambientales y Forestales de la Universidad Estatal de Nueva York (SUNY ESF) en colaboración con la Fundación del Castaño Americano (TACF) [1] para restaurar el castaño americano en los bosques de América del Norte. Estos árboles Darling-58 son atacados por la plaga del castaño , pero sobreviven. Los árboles Darling-58 sobreviven hasta alcanzar la madurez, producir castañas y multiplicarse para restaurar el castaño americano en los bosques de América del Norte. [2] [3] [4] [5] Un error resultó en el uso de un cultivar alternativo, Darling 54, en algunas pruebas de campo del cultivar Darling 58 de castaño americano. [6]

Si bien la American Chestnut Foundation dejó de apoyar el desarrollo de la variedad Darling 58 en diciembre de 2023, en parte debido al uso erróneo de Darling 54 en ensayos de campo, [7] el American Chestnut Research & Restoration Program, que originó el árbol, continúa su desarrollo. [8]

Fondo

La plaga del castaño se introdujo a finales del siglo XIX con el castaño japonés y diezmó al castaño americano, que antes estaba muy extendido. [9] Los árboles autóctonos no modificados mueren desde el suelo a causa de la plaga, y solo sobrevive el sistema radicular. Las raíces continúan produciendo brotes que son atacados nuevamente por la plaga y mueren antes de alcanzar la madurez, repitiéndose el ciclo. [4]

Mecanismo

La plaga del castaño daña a los árboles al producir ácido oxálico , que reduce el pH en el cambium y mata los tejidos de la planta. Darling 58 agrega un gen de oxalato oxidasa (OxO) del trigo , impulsado por un promotor CaMV 35S . [10] El promotor permite que la proteína OxO se produzca en toda la planta. La proteína OxO permite que la planta descomponga el ácido antes de que se produzca demasiado daño. La misma estrategia de defensa se encuentra no solo en el trigo, sino también en las fresas, los plátanos, la avena, la cebada y otros cereales. El rasgo resistente se transmite a la progenie. La resistencia no impide que la plaga complete su ciclo de vida. [11]

Las pruebas exhaustivas realizadas con la variante transgénica Darling 58 para evaluar sus efectos en otras especies mostraron que la supervivencia, el uso del polen y la reproducción de los abejorros no se vieron afectados por la oxalato oxidasa en las concentraciones típicas encontradas en el polen del castaño americano. [12] La presencia del gen transgénico de la oxalato oxidasa en el genoma del castaño americano tiene poco efecto sobre la fisiología fotosintética o respiratoria. [13]

Historia

En 2013, se informaron los primeros experimentos para introducir OxO de trigo en los castaños americanos. Se crearon plantas transgénicas en macetas con dos promotores diferentes (35S, VspB). Los niveles de OxO se miden en las hojas de la planta. Los experimentos de infección en hojas cortadas muestran que los tamaños de las lesiones se pueden reducir a un nivel cercano o inferior al del castaño chino resistente a la plaga , lo que sugiere que la planta en maceta también puede ser resistente. [14] [15]

En 2014, la SUNY ESF informó que el evento transgénico "Darling4" produjo un nivel intermedio de resistencia entre las castañas americanas y chinas. El rasgo también se transmitió a la progenie. [11] [16]

La línea Darling 58 (SX58) se produjo antes de 2016. Una tesis de maestría de SUNY-ESF de 2020 muestra que Darling 58 es el evento transgénico que produce la mayor cantidad de OxO. [10]

En enero de 2020, los investigadores presentaron una petición de desregulación para la variante Darling 58, con un período de comentarios públicos que finalizó el 19 de octubre de 2020. [17] [18]

En noviembre de 2022, el USDA inició otro período de comentarios públicos para la aprobación de Darling 58. [19]

En 2022, los científicos de SUNY-ESF informaron que un promotor diferente, win3.12 del álamo oriental , permite que los niveles de expresión de OxO permanezcan bajos en condiciones basales, pero aumenten en caso de heridas o infecciones. Se espera que esta modificación sea más eficiente metabólicamente en comparación con el promotor CAMV "siempre activo" y, por lo tanto, tenga una mayor estabilidad del transgén a lo largo de generaciones sucesivas en comparación con la variante Darling 58. En bioensayos de laboratorio, las líneas win3.12-OxO mostraron una tolerancia elevada a las enfermedades similar a la que exhibe el castaño chino resistente al tizón. [20]

En diciembre de 2023, TACF anunció que interrumpiría el desarrollo de Darling 58 debido a los malos resultados de rendimiento. [21] La SUNY ESF sigue buscando la aprobación federal para distribuir semillas al público sin el apoyo de TACF. [22]

Querida 54

En diciembre de 2023, se anunció que había ocurrido un percance y que cualquier material conocido como "Darling 58" era en realidad "Darling 54". [1] [22] Darling 54 es un castaño americano transgénico también modificado con el constructo 35S:OxO. La diferencia entre D58 y D54 es que D54 tiene el constructo 35S:OxO insertado en una secuencia codificante dentro de su genoma. Se pensaba que D58 tenía el constructo 35S:OxO insertado en una región no codificante del genoma. Una inserción en una secuencia codificante, o gen, podría interrumpir o alterar la expresión génica y, por lo tanto, la función de la proteína. El constructo 35S:OxO se encuentra dentro del gen Sal1 del genoma D54. [23] Sal1 está relacionado con el estrés por sequía y las respuestas al estrés oxidativo en otras especies. [24] [25]

Referencias

  1. ^ ab "Darling 58". Fundación Americana del Castaño . 25 de agosto de 2023.
  2. ^ "Investigadores de SUNY-ESF revisan petición para avanzar en la restauración de castaños". The Daily Orange . 27 de octubre de 2020.
  3. ^ Popkin, Gabriel (30 de abril de 2020). "¿Puede la ingeniería genética recuperar el castaño americano?". The New York Times .
  4. ^ ab "Los científicos esperan que la ingeniería genética pueda revivir el castaño americano". www.usnews.com . Reuters . 22 de abril de 2021.
  5. ^ Melton, Lisa (1 de abril de 2021). «Castaño transgénico, el favorito de Sierra Club» . Nature Biotechnology . 39 (4): 400. doi :10.1038/s41587-021-00903-w. PMID  33846656. S2CID  233221423 – vía www.nature.com.
  6. ^ Todd, Roxy (8 de marzo de 2024). "Después de que el programa de OGM se estancara, ¿cuál es el futuro de la recuperación de las castañas estadounidenses?". The Allegheny Front .
  7. ^ Brindley, Hal (8 de diciembre de 2023). "Comunicado de prensa: TACF suspende el desarrollo de Darling 58". The American Chestnut Foundation . Consultado el 5 de junio de 2024 .
  8. ^ "Proyecto de investigación y restauración del castaño americano en la ESF". www.esf.edu . Consultado el 5 de junio de 2024 .
  9. ^ Ronsheim, Margaret L. (febrero de 2022). "Especies invasoras". AccessScience . McGraw-Hill Education. doi :10.1036/1097-8542.350480.
  10. ^ ab Matthews, Dakota (mayo de 2020). Cuantificación de la oxalato oxidasa y expresión relativa del ARNm en el castaño americano transgénico (Castanea dentata) (tesis de maestría). Syracuse, Nueva York: SUNY College of Environmental Science and Forestry . Consultado el 20 de enero de 2024 .
  11. ^ ab Newhouse, Andrew E.; Polin-McGuigan, Linda D.; Baier, Kathleen A.; Valletta, Kristia ER; Rottmann, William H.; Tschaplinski, Timothy J.; Maynard, Charles A.; Powell, William A. (noviembre de 2014). "Los castaños americanos transgénicos muestran una resistencia mejorada al tizón y transmiten el rasgo a la progenie T1". Plant Science . 228 : 88–97. doi :10.1016/j.plantsci.2014.04.004. PMID  25438789. S2CID  207388855.
  12. ^ Newhouse, Andrew E.; Allwine, Anastasia E.; Oakes, Allison D.; Matthews, Dakota F.; McArt, Scott H.; Powell, William A. (10 de junio de 2021). "La supervivencia, el uso del polen y la reproducción de los abejorros (Bombus impatiens) no se ven afectados por la oxalato oxidasa en concentraciones realistas en el polen del castaño americano (Castanea dentata)". Investigación transgénica . 30 (6): 751–764. doi : 10.1007/s11248-021-00263-w . PMC 8580921 . PMID  34110572. 
  13. ^ Onwumelu, Anuli; Powell, William A.; Newhouse, Andrew E.; Evans, Garrett; Hilles, Gwen; Matthews, Dakota F.; Coffey, Vernon; Drake, John E. (marzo de 2023). "La expresión del transgén de oxalato oxidasa en hojas de castaño americano tiene poco efecto sobre la fisiología fotosintética o respiratoria". New Forests . 54 (2): 233–254. doi :10.1007/s11056-022-09909-x.
  14. ^ Zhang, Bo; Oakes, Allison D.; Newhouse, Andrew E.; Baier, Kathleen M.; Maynard, Charles A.; Powell, William A. (31 de marzo de 2013). "Un nivel umbral de expresión del transgén de oxalato oxidasa reduce la necrosis inducida por Cryphonectria parasitica en un bioensayo de hojas transgénicas de castaño americano (Castanea dentata)". Investigación transgénica . 22 (5): 973–982. doi :10.1007/s11248-013-9708-5. PMC 3781299 . PMID  23543108. 
  15. ^ Jabr, Ferris. "Una nueva generación de castaños americanos podría redefinir los bosques de Estados Unidos". Scientific American 310.3 (1 de marzo de 2014). Consultado el 1 de abril de 2014.
  16. ^ "Castaños americanos resistentes a la plaga echan raíces en SUNY-ESF". www.phys.org , 6 de noviembre de 2014. Consultado el 23 de septiembre de 2014.
  17. ^ "Petición para la determinación del estatus de no regulado para el castaño americano Darling 58 resistente a la plaga". https://www.aphis.usda.gov, consultado el 28 de agosto de 2020.
  18. ^ "Facultad de Ciencias Ambientales y Forestales de la Universidad Estatal de Nueva York; Petición para la determinación del estatus de no regulado para el castaño americano Darling 58 resistente a la plaga". https://www.federalregister.gov, 19 de agosto de 2020. Consultado el 28 de agosto de 2020.
  19. ^ "El USDA busca la opinión pública sobre los documentos ambientales preliminares para la desregulación del castaño americano desarrollado mediante ingeniería genética". Noviembre de 2022.
  20. ^ Carlson, Erik; Stewart, Kristen; Baier, Kathleen; McGuigan, Linda; Culpepper, Tobi; Powell, William (marzo de 2022). "Expresión inducida por patógenos de un transgén de tolerancia a la plaga en el castaño americano". Patología molecular de plantas . 23 (3): 370–382. doi :10.1111/mpp.13165. PMC 8828690 . PMID  34841616. 
  21. ^ Brindley, Hal (8 de diciembre de 2023). «Comunicado de prensa: TACF suspende el desarrollo de Darling 58». The American Chestnut Foundation . Archivado desde el original el 9 de diciembre de 2023. Consultado el 12 de diciembre de 2023 .
  22. ^ ab Grandoni, Dino (24 de diciembre de 2023). "La ingeniería genética estaba destinada a salvar a los castaños. Entonces se cometió un error". The Washington Post . Consultado el 24 de diciembre de 2023 .
  23. ^ "Actualización científica de ESF Darling - 15 de diciembre de 2023". www.esf.edu . Consultado el 15 de abril de 2024 .
  24. ^ Chan, Kai Xun; Mabbitt, Peter D.; Phua, Su Yin; Mueller, Jonathan W.; Nisar, Nazia; Gigolashvili, Tamara; Stroeher, Elke; Grassl, Julia; Arlt, Wiebke; Estavillo, Gonzalo M.; Jackson, Colin J.; Pogson, Barry J. (2 de agosto de 2016). "Detección y señalización del estrés oxidativo en cloroplastos mediante la inactivación de la fosfatasa de fosfoadenosina SAL1". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 113 (31): E4567-76. Bibcode :2016PNAS..113E4567C. doi : 10.1073/pnas.1604936113 . ISSN  0027-8424. PMC 4978270 . Número de modelo:  PMID27432987. 
  25. ^ Wilson, Pip B.; Estavillo, Gonzalo M.; Field, Katie J.; Pornsiriwong, Wannarat; Carroll, Adam J.; Howell, Katharine A.; Woo, Nick S.; Lake, Janice A.; Smith, Steven M.; Harvey Millar, A.; Von Caemmerer, Susanne; Pogson, Barry J. (abril de 2009). "La nucleotidasa/fosfatasa SAL1 es un regulador negativo de la tolerancia a la sequía en Arabidopsis". The Plant Journal . 58 (2): 299–317. doi :10.1111/j.1365-313X.2008.03780.x. hdl : 1885/51218 . ISSN  0960-7412. PMID  19170934.

Lectura adicional

El USDA debería permitir que la gente plante castaños americanos resistentes a la plaga


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