Los cultivos tolerantes a herbicidas pueden obtenerse por medio de técnicas de mejoramiento convencionales, tales como la mutagénesis y el cultivo in vitro, o por medio de las técnicas biotecnológicas de modificación genética. Los cultivos tolerantes a herbicidas derivados de la biotecnología moderna se han cultivado desde el año 1996 e incluyen la soja, la canola, el maíz y el algodón, entre otros.
Cultivos transgénicos
Aunque el gen de interés puede ser de cualquier origen, siempre deber ir acompañado de elementos que permitan su correcta expresión en la planta hospedante (esto es, que pueda obtenerse la proteína a partir del gen, y por lo tanto, la característica deseada). Para eso, y por ingeniería genética, se arma una construcción génica que contiene al gen de interés, rodeado de dos elementos o secuencias: un “promotor”, que asegura el inicio de la expresión y un “terminador” que garantiza la terminación correcta del mensaje. Los promotores y terminadores son secuencias perfectamente caracterizadas y provienen de genes de plantas, virus o bacterias. La construcción a su vez se inserta en una molécula de ADN llamada “vector”, cuya estructura depende del método de transformación elegido.
La introducción de la construcción genética se realiza principalmente a través de dos métodos: la transformación mediada por Agrobacterium tumefaciens y el bombardeo con micropartículas o biobalística.
El proceso de generación de un cultivo transgénico puede dividirse en cuatro etapas:
- Incorporación del gen de interés en una construcción genética adecuada
- Introducción de la construcción genética en las células vegetales
- Regeneración de la planta completa a partir de las células transformadas
- Introgresión de la característica nueva en variedades de alto valor comercial.
Cultivos tolerantes a glifosato
En las plantas, la enzima 3-enolpiruvil-shiquimato-5-fosfato sintasa (EPSPS) es clave en las rutas metabólicas que llevan a la producción de los aminoácidos aromáticos (fenilalanina, tirosina y triptófano). Esta enzima sólo está presente en plantas y microorganismos y ausente en animales y humanos. En la década de 1970 se descubrió que el glifosato inhibía a la enzima EPSPS, impidiendo la producción de aminoácidos aromáticos. Los aminoácidos son esenciales para la síntesis proteica y las proteínas son necesarias para el crecimiento y las funciones vitales, por lo tanto, la aplicación del glifosato lleva a la muerte de la planta. Los cultivos tolerantes a glifosato tienen el gen EPSPS de la cepa CP4 de la bacteria del suelo Agrobacterium tumefaciens. Como la enzima EPSPS producida en esta cepa bacteriana no es afectada por el glifosato, su introducción en el genoma de la planta la vuelve tolerante al herbicida. Esta tecnología hoy se encuentra incorporada a las variedades comerciales de soya, maíz, algodón y canola.