Tolerancia al aluminio en especies vegetales: mecanismos y genes

Aluminum tolerance: mechanisms and genes

Un problema para la producción agrícola en la Orinoquia colombiana, son los 4,5 millones de hectáreas con altos contenidos de aluminio. Genotipos de diferentes especies presentan niveles de tolerancia a través de diversos mecanismos, las vías de señalización también pueden diferir, por lo que no se cuenta con un modelo único. Algunas de las moléculas comunes que participan en la respuesta de tolerancia se determinaron. Para identificar genes candidatos a utilizar en el desarrollo de cultivares tolerantes al aluminio, se consultó artículos científicos publicados entre 1987 y 2013. Mediante el reporte de uso de técnicas convencionales de hibridación, mutación, selección asistida por marcadores moleculares y transferencia de genes, se obtuvieron datos de materiales tolerantes evidenciándose mecanismos moleculares para tolerancia al aluminio. Se encontraron reportados genes total y parcialmente caracterizados, con uso potencial en ingeniería genética y en selección asistida por marcadores, para la obtención de genotipos tolerantes al aluminio.

INTRODUCCIÓN

La toxicidad por aluminio es el primer factor que limita la producción de cultivos en suelos ácidos, debido a que el 50% de la tierra potencialmente arable es acida. Más del 60% de los suelos ácidos en el mundo, están en países subdesarrollados, donde la producción de alimentos es crítica (Von Uexküll & Mutert 1995). Cerca del 80% de los suelos en Colombia, en especial los suelos de la Orinoquia, son suelos ácidos (Camacho et al. 2008).

Además de diversas estrategias de manejo de suelos ácidos, otra táctica posible, es la generación de genotipos tolerantes a la toxicidad por aluminio. Estas aproximaciones son tanto convencionales, mediante procesos de hibridación mendeliana o mutaciones, como moleculares, con el uso de selección asistida con marcadores, y biotecnológicas, con el uso de transferencia de genes mediada por ingeniería genética. Un elemento esencial en la aplicación de aproximaciones moleculares y biotecnológicas, es la identificación de genes que confieran tolerancia al aluminio. Para ello es necesario entender en el nivel molecular, tanto los efectos de la toxicidad, como los mecanismos de tolerancia.

Se identificaron genes con potencial uso en programas de fitomejoramiento por transferencia de genes, mediada por ingeniería genética. Estos genes corresponden a mecanismos de tolerancia, tales como la detoxificación interna y la exclusión del aluminio.

La estrategia de búsqueda de artículos científicos se basó en el uso de palabras claves, relacionadas con los temas de interés (“aluminum toxicity” y “aluminum tolerance”), mediante los cuales se identificaron documentos útiles para establecer límites temporales y temáticos de la revisión. La búsqueda se hizo en las bases de datos del Sistema Nacional de Bibliotecas de la Universidad Nacional de Colombia (SINAB) a partir de 1987.