Brasil desarrolla caña de azúcar editada genéticamente.

Son las variedades Cana Flex I y Cana Flex II, que presentan, respectivamente, mayor digestibilidad de la pared celular y mayor concentración de sacarosa en los tejidos vegetales. Responden a uno de los mayores retos del sector: aumentar el acceso de las enzimas a los azúcares atrapados en las células, lo que facilita la fabricación de etanol (de primera y segunda generación) y la extracción de otros bioproductos.

Científicos de la unidad de Agroenergía de Embrapa (Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria) desarrollaron la primera caña de azúcar editada genéticamente, considerada no transgénica en el mundo, según Resolución Normativa Nr. 16 de la Comisión Técnica Nacional de Bioseguridad (CTNBio), emitida el 9 de diciembre de 2021.

Son las variedades Cana Flex I y Cana Flex II, que presentan, respectivamente, mayor digestibilidad de la pared celular y mayor concentración de sacarosa en los tejidos vegetales. Responden a uno de los mayores retos del sector: aumentar el acceso de las enzimas a los azúcares atrapados en las células, lo que facilita la fabricación de etanol (de primera y segunda generación) y la extracción de otros bioproductos.

Cana Flex I es el resultado del silenciamiento del gen responsable de la rigidez de la pared celular vegetal. Esta estructura fue modificada y presentó mayor “digestibilidad”, es decir, mayor acceso al ataque enzimático durante la etapa de hidrólisis enzimática, proceso químico que extrae compuestos de la biomasa vegetal.

FLEX II: MÁS SACAROSA.

La segunda variedad se generó silenciando un gen en tejidos vegetales, lo que provocó un aumento considerable en la producción de sacarosa en los tallos de la planta modelo, Setaria viridis.

“Una vez que identificamos esta característica de acumulación de azúcar en la planta modelo, transferimos este conocimiento al cultivo de caña de azúcar, que es el objetivo de nuestra investigación. Nuevamente, se observó un aumento de alrededor del 15% en sacarosa en el tallo de la caña de azúcar, así como un aumento de otros azúcares como la glucosa y la fructosa, también presentes en la planta, tanto en el jugo como en el tejido vegetal fresco”, explica el investigador de Embrapa, Hugo Molinari.

El equipo también observó aumentos del orden del 200% de azúcar en las hojas de caña.

“También hicimos pruebas para ver si el gen influía en mejorar la sacarificación, que es la conversión de la celulosa en azúcar industrial, y observamos un aumento de alrededor del 12%”, agrega el investigador.

Como ventajas de Cana Flex II, Molinari cita el aumento de la eficiencia en la producción de bioetanol, el descubrimiento de una variedad más apta para el procesamiento industrial, la obtención de un bagazo con mayor digestibilidad para su uso en la alimentación animal y la adición de valor a la cadena productiva de la caña de azúcar en su conjunto.

“En 2020/2021, la producción total estimada de azúcar en el mundo fue de 188 millones de toneladas, siendo Brasil responsable de 39 millones de toneladas, equivalente al 21% de la producción mundial”, dice Molinari.

Otro punto destacado por el investigador es la contribución del cultivo de la caña de azúcar a una matriz energética más limpia.

“Hoy sabemos que más del 45% de la matriz energética brasileña es renovable y que la caña de azúcar contribuye con una participación de más del 30% a esas fuentes renovables”, informa.

FLEX II: MÁS SACAROSA.

Embrapa Agroenergía ya venía estudiando genes relacionados con las aciltransferasas, enzimas responsables de la formación y modificación de la estructura de la pared celular de la planta y que permiten el acceso al azúcar.

“Concretamente en el caso de Cana Flex II, nuestro grupo identificó un gen candidato perteneciente a la familia de las aciltransferasas que resultó ser un activo biotecnológico muy prometedor y viable para aumentar la producción de azúcares en las gramíneas”, explica el investigador.

Ambos estudios utilizaron la técnica de edición genómica Crospr (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), una técnica revolucionaria de manipulación de genes descubierta en 2012. La tecnología utiliza la enzima Cas9 para cortar el ADN en puntos específicos, modificando regiones específicas.

El descubrimiento le valió el Premio Nobel de Química en 2020 a las investigadoras que publicaron el primer artículo sobre el tema: Emmanuelle Charpentier y Jennifer A. Doudna.

FLEX II: RETORNO MÍNIMO DEL 10% ANUAL SOBRE LA INVERSIÓN.

Con la ayuda de la economista Rosana Guiducci, investigadora de Embrapa Agroenergía, la variedad Cana Flex II obtuvo un análisis de escenarios de adopción y evaluación de impactos económicos en el sector sucroenergético. El análisis fue objeto del trabajo final del MBA realizado por Molinari, en el que el economista fue codirector.

El trabajo realizado en el MBA buscó evaluar la viabilidad económica de esta nueva variedad encaminada a aumentar el contenido de azúcar y un mejor aprovecha[1]miento del bagazo y la paja para la producción de etanol de segunda generación (E2G).

Para estimar las ganancias económicas de la adopción de tecnología, el estudio evaluó dos escenarios posibles, uno optimista y otro conservador. El primero sería la expansión gradual de la adopción de Cana Flex II en un 1% anual, alcanzando el 10% de la producción observada en la cosecha de caña de azúcar 2020/2021 en Brasil después de diez años.

En el segundo escenario, más conservador, la tasa de expansión sería del 0,5% anual, alcanzando el 5% de la producción de caña de azúcar observada en la zafra 2020/2021 después de diez años.

“En ambos escenarios, consideramos que un ingenio estándar procesaría esta producción, destinando el 50% de la caña a la producción de azúcar y el 50% a etanol de primera generación, y el 60% de la paja y bagazo a la producción de etanol E2G en la planta”, informa Guiducci.

HUGO MOLINARI.

Molinari es licenciado en Agronomía por la Universidad Estatal de Londrina (2002), Magíster en Genética y Biología Molecular por la misma Universidad (2003), doctor en Agronomía por la Universidad Federal de Paraná (2006), trabajó como Científico Visitante en Rothamsted Research en Harpenden, Reino Unido, (2010) y en el Centro de Expresión Génica de Plantas (PGEC-ARS/USDA) en Albany, California, EE.UU. (2013). Desde 2007 es investigador de la Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa). Trabajó como profesor en la Maestría Profesional en Agronegocios de la Escuela de Economía de São Paulo FGV EESP (2008-2015). En 2020 fue nombrado miembro de pleno derecho de CTNBio, en el cargo de Especialista en Biotecnología designado por el Ministerio de Agricultura, Ganadería y Abastecimiento. En Embrapa es presidente del Portafolio de Biotecnología Avanzada aplicada a la Agroindustria (2015-actualidad) y se desempeña como miembro de la Cámara Sectorial de la Cadena productiva de Cachaça (2018-presente). Tiene experiencia en Fisiología Vegetal, Biología Molecular, Ingeniería Genética y Edición Genómica, Tolerancia a la Sequía, obtención y caracterización de Plantas Genéticamente Modificadas y Bioseguridad de OGM. Actualmente, coordina proyectos estratégicos en red con caña de azúcar y sorgo enfocados en Premejoramiento, Mejoramiento Genético, Sistemas de Producción, Biotecnología e Insumos Biológicos. También coordina dos importantes proyectos de edición de genes en Embrapa que involucran cultivos de caña de azúcar, maíz, frijol y soja y, más recientemente, se hizo cargo de la coordinación de un proyecto en asociación con una empresa privada para desarrollar soluciones a través de rnai de uso tópico para el control de malezas, insectos plaga y nematodos en cultivos de algodón, maíz y soja.

Fuente: Unión de Gremios de la Producción e información propia. Foto de Hugo Molinari.