Resistencia a los Inhibidores de Aminoácidos Aromáticos en Cultivos y Malezas
El glifosato es un herbicida no selectivo, por lo que cualquier tipo de planta puede ser afectado por su aplicación. Sin embargo, a través de procesos biotecnológicos se han desarrollado cultivos genéticamente modificados que son tolerantes a este herbicida.
Figura 14: La EPSP sintasa es dirigida al cloroplasto.
Originalmente, el gen que codifica la enzima que confiere la tolerancia a glifosato fue obtenido de una bacteria del suelo. La enzima EPSP sintasa que proviene de esa bacteria presenta una secuencia de aminoácidos ligeramente diferente a la EPSP sintasa de las plantas. La diferencia en la secuencia de los aminoácidos evita que el glifosato pueda unirse al complejo EPSP sintasa-S3P; sin embargo, permite que la enzima EPSP sintasa catalice normalmente las reacciones de síntesis de aminoácidos aromáticos. Por lo tanto, aquellas plantas que contienen la enzima EPSP sintasa de origen bacteriano pueden ser asperjadas con glifosato sin que su absorción afecte la actividad de esta enzima resistente. Es decir, dichas plantas conservan su capacidad para seguir sintetizando los aminoácidos necesarios para su crecimiento y desarrollo.
Debido a que las bacterias del suelo no presentan cloroplastos, el gen para la enzima EPSP sintasa bacteriana no incluye la secuencia de ADN que codifica para el péptido de transporte. Como ya se mencionó en una sección anterior, el péptido de transporte es requerido para que esta enzima sea transportada hacia el cloroplasto, lugar donde se localiza la ruta metabólica del shikimato (Figura 14). Por medio de modificaciones moleculares, la secuencia para el péptido de transporte de la planta ha sido añadido a la EPSP sintasa bacteriana. Este gen rediseñado ha sido insertado en cultivos como soya, remolacha azucarera y canola, lo que les confiere tolerancia al glifosato a nivel de campo. Tolerancia a nivel de campo significa que las plantas que tienen esta modificación genética no mostraron síntomas visuales de daño al ser asperjadas con 2.34 a 4.68 litros de Roundup (nombre comercial del glifosato) por hectárea.
Los investigadores han tratado de producir plantas resistentes a glifosato sometiendo cultivos de células a niveles crecientes de concentración de este herbicida. Este procedimiento ha inducido cierto nivel de tolerancia; sin embargo, cuando las plantas son regeneradas de esas células somáticas, el nivel de tolerancia no es comercialmente aceptable. Este tipo de presión de selección ha resultado en la obtención de células que presentan copias múltiples del gen para la EPSP sintasa, lo que deriva en mayores niveles de la enzima en el cloroplasto. Sin embargo, la enzima sigue siendo inhibida por el glifosato, por lo que el cultivo presenta un desarrollo anormal. En otros estudios, utilizando mutantes de EPSP sintasa encontrados en plantas de petunia, se descubrió una enzima que no permite el enlace con el glifosato. Sin embargo, la actividad enzimática también fue reducida debido a una capacidad limitada para enlazar el substrato natural PEP. Estas dificultades que se presentaron al tratar de generar cultivos resistentes al glifosato llevaron a la creencia de que el desarrollo natural de resistencia a este herbicida en campo era muy poco probable que ocurriera.
Sin embargo, muy recientemente se ha reportado la existencia de un biotipo de ryegrass o ballico anual (Lolium rigidum) de Australia que presenta resistencia al glifosato. El mecanismo de resistencia en este biotipo no es aún bien entendido, pero se sabe que ésta no es conferida por diferencias en absorción, transporte, o metabolismo. Otra planta que ha sido reportada como resistente al glifosato es un biotipo de Eleusine indica (zacate pata de gallo, o goosegrass en USA) de Malasia, el cual puede resistir aplicaciones de hasta 5.38 litros del herbicida por hectárea. En este caso, el mecanismo de resistencia ha sido identificado como una mutación en la secuencia genética que codifica la EPSP sintasa. Esta mutación ha dado como resultado la substitución de la prolina correspondiente al aminoácido 106 que normalmente se encuentra en la EPSP sintasa por una molécula de serina. Aunque esto se considera todavía un caso raro, la presión de selección que se aplica a millones de hectáreas de cultivo, pastizales, etc., así como a billones de plantas individuales de malas hierbas, hace altamente probable que se presenten mas mutaciones espontáneas que confieran resistencia al glifosato en especies o biotipos diferentes a los ya mencionados.
Un consorcio de investigadores de malezas de los sectores público y privado mantiene un sitio de internet para documentar y catalogar la información mas reciente sobre malezas resistentes a herbicidas a nivel mundial. La dirección del sitio es: http://www.weedresearch.com/in.asp y ha sido fundado y apoyado por el Comité de Acción contra la Resistencia a Herbicidas (HRAC, por sus siglas en inglés), el Grupo Norteamericano de Trabajo sobre Resistencia a Herbicidas (NAHRWG) y la Sociedad Americana de Ciencias de la Maleza (WSSA).