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Nuevas variedades de vid adaptadas a la industria vinícola
Tailoring new grapevine varieties for the wine industry
Isak S. Pretorius
The Australian Wine Research Institute
Adelaida, Australia

La vid constituye en general una de las especies frutales más importantes gracias a sus extraordinarias características de propagación. Tras sufrir una evolución de planta leñosa a enredadera, esta antigua especie se ha domesticado con facilidad, y en la actualidad su fruto constituye la base de las industrias más importantes del mundo.

Los rasgos genéticos deseables en las cepas se han considerado durante mucho tiempo, esenciales para la calidad de los vinos. Por desgracia, la compleja cadena de genes que controlan estos rasgos complica a su vez los tradicionales programas de reproducción. Se acostumbra a pensar que los esfuerzos por parte de las industrias vinícolas por conservar e impulsar los rasgos deseables de las cepas pueden acentuar los defectos de aquellas prácticas que desde siempre han tenido en cuenta las levaduras sostenibles.

Desde un punto de vista económico, la producción sostenible y de calidad es una consecuencia directa del buen estado de las cepas en relación a sus recursos medioambientales disponibles. Hay una creencia extendida de que existe un potencial inmenso para la producción rentable y mejorada de uvas y vino mediante la reducción de los recursos al mínimo, la mejora de la calidad y la disminución del impacto medioambiental. De entre los muchos factores que ejercen un papel importante en esta mejoría cabe destacar la captura de nutrientes del suelo y la adaptación a condiciones adversas. Las prácticas de cultivo podrían beneficiarse de las características fitosanitarias mejoradas de los cultivares, hecho que daría lugar a un menor uso de agroquímicos y funguicidas. No obstante es fundamental disponer de un excelente material de partida para establecer nuevos viñedos o reemplazar los ya existentes, así como mantener y propagar el germoplasma adecuadamente.

Los principios fundamentales del cultivo de la vid y la elaboración del vino se han mantenido inalterados durante milenios, a pesar de que el vino haya pasado de ser una simple bebida que podía almacenarse fácilmente a convertirse en un producto de lujo. Este nuevo estatus le sitúa en un estira y afloja entre las exigencias del mercado y el desarrollo tecnológico, entre la tradición y la innovación. Esta metamorfosis en el sector global del vino ha dado lugar a un cambio fundamental en el objeto de investigación y las actividades de desarrollo de los principales países vinícolas.

Se están llevando a cabo nuevas iniciativas a partir de técnicas de DNA recombinante, así como grandes esfuerzos por caracterizar los genomas de especies agrícolas importantes. Actualmente, la biotecnología de la vid se practica en los principales centros de investigación vitícola del mundo y la rapidez de su progreso viene marcada por diversos factores técnicos. El índice de éxito ha incrementado exponencialmente durante los últimos años y las actividades de investigación se han centrado en algunos de los rasgos más interesantes de uva modificada genéticamente, creando así un enorme potencial para la industria vinícola.

Mejora de la metodología para la transformación de la vid

El genoma de la vid tiene unas dimensiones y complejidad enormes, y actualmente es más bien difícil acceder a su conocimiento. Este hecho va a cambiar gracias al intenso estudio que se está llevando a cabo en este campo, y al gran número de iniciativas que trabajan con marcadores moleculares para el genoma Vitis.1

Las nuevas técnicas moleculares, como la tecnología por bombardeo, están posibilitando la introducción de genes interesantes en genomas vegetales, a la vez que suponen una ventana abierta para la mejora de la vid. El primer progreso significativo se produjo cuando se utilizaron líneas de células embrionarias como tejido diana para las transformaciones que dieron lugar a la producción rutinaria de vid transgénica, entre las cuales había unos cuantos injertos de vid y cultivos de raigambre de importancia comercial.2,3 La figura 1 resume los procesos que intervienen en la transformación de la vid, así como una escala de tiempo de los componentes individuales del proceso.

Blancos para la mejora genética

A pesar de los escasos resultados obtenidos en los primeros intentos por introducir genes con funciones conocidas en especies vegetales para expresar un fenotipo deseado, el empleo de la biología molecular para estudiar procesos fundamentales, y para combinar el conocimiento del proceso con su aplicación, ha dado lugar a una lista creciente de genes y secuencias reguladoras a partir de especies de importancia comercial, como la vid.

Tal  como muestra la tabla 1, la resistencia a enfermedades y otros factores que afectan al cultivo y a la calidad constituyen las principales dianas para la mejora genética de cultivares de vid y de raigambre. Se han empleado diversos enfoques para mejorar la tolerancia a enfermedades en las plantas, y casi todos ellos se basan en algún aspecto de la interacción natural entre huésped y patógeno. La mayoría de las estrategias de transformación implican la introducción en el huésped, en un gran número de copias y por inducción, de un gen que produce actividad antipatogénica para optimizar los mecanismos de defensa de la planta. Asimismo, se puede mejorar la resistencia a enfermedades mediante la expresión de un gen de origen patogénico en un momento inapropiado o en una cantidad o forma inadecuadas durante el ciclo de infección, evitando así que el patógeno mantenga la infección. Éste es el caso de la mayoría de estrategias antivirales que se aplican en investigaciones con el fin de mejorar la genética de la vid.

Los enfoques transgénicos han acelerado a su vez el desarrollo de líneas de plantación capaces de adaptarse a condiciones climatológicas adversas, como por ejemplo sequías, estrés por salinidad, fotorreacción o heladas (tabla 1). Todos estos factores implican rutas complejas en las que intervienen proteínas obtenidas mediante señales atenuadas o amplificadas en procesos igualmente complejos. La manipulación mediante la inserción de genes múltiples o únicos es complicada y requiere un conocimiento mayor de los complejos mecanismos de control que intervienen en el proceso.

La ingeniería genética ofrece al producto final, el vino, al menos las mismas garantías que al producto de origen, la vid. Los factores de calidad básicos, como el desarrollo adecuado de la coloración y el azúcar, son igualmente importantes para todos los sectores de la industria vinícola, y en la actualidad representan el objetivo de la biología molecular y el estudio de la vid. No obstante, la biotecnología de la vid todavía se encuentra en sus comienzos en este aspecto y ya se han puesto en marcha esfuerzos significativos por arrojar algo de luz a los procesos previos a la obtención de genes concretos o a la manipulación de rutas bioquímicas que den lugar a productos nuevos y deseables.

Obstáculos a la comercialización de cultivares de vid mejorada genéticamente

A pesar de las muchas posibilidades que ofrece el uso ingeniería genética para la mejora de las uvas y del vino, todavía no se ha creado ninguna variedad de vid transgénica que pueda emplearse en el ámbito comercial. Tanto los productores, como los consumidores y las autoridades muestran su preocupación, y es necesario un conocimiento más profundo de la complejidad del genoma de la vid, así como de los beneficios que se obtienen de la modificación genética para ofrecer respuestas a sus dudas.

En la mayoría de los países, la aprobación de productos modificados genéticamente (MG) y la distribución de organismos modificados genéticamente (OMG) han de ir acompañadas de una serie de garantías: a) una definición completa de la secuencia de ADN introducida, b) la eliminación de cualquier secuencia que no sea indispensable para expresar la propiedad deseada, c) la ausencia de cualquier ventaja selectiva atorgada al organismo transgénico que le permitiese convertirse en dominante en un hábitat natural, d) que el ADN transformado no suponga un peligro para la salud humana y/o medioambiental, y e) que exista un beneficio claro tanto para el productor como para el consumidor.4

Existe un consenso cada vez más amplio de que el uso de la modificación genética en si misma no entraña tanto riesgo como las características del propio producto. De modo que se demostraría el concepto de «equivalencia sustancial», en que un producto nuevo se considera inocuo cuando lo comparamos con productos análogos existentes. La inocuidad a menudo se considera un factor suficiente en la evaluación de un nuevo producto.

La publicación de los progresos en materia genética también podría verse amenazada por cuestiones de propiedad intelectual. Se requieren contratos formales para disponer de las patentes que existen sobre muchas de las herramientas y métodos que la tecnología genética tiene en común, y este hecho podría dar lugar a disputas sobre propiedad que obstaculizarían gravemente el proceso de comercialización. También se cree que las patentes sobre organismos modificados genéticamente confieren una ventaja injusta a ciertos productores,4 de manera que existen presiones para justificar las prohibiciones comerciales y los obstáculos al libre comercio en beneficio del «interés común».

En la actualidad la comercialización del vino depende en gran medida de la integridad del etiquetaje y de la identidad del producto. En los sectores más rentables del mercado, el nombre de la variedad, la denominación de origen y la cosecha son piezas de información esencial que aparecen en la etiqueta del producto. Las vides mejoradas genéticamente no deberían interferir con los nombres de las variedades establecidas y con los estilos de vino esperados, además las industrias que trabajan sólo con unos pocos cultivares seleccionados se mostrarían reticentes a la hora de introducir nuevos nombres varietales.2,5 La descripción y denominación de las nuevas variedades determinará en gran medida su aceptación por parte de viticultores, vinicultores y consumidores en general.5

Dado el inmenso valor comercial de algunos nombres varietales, existe una necesidad urgente de consenso respecto a que las vides modificadas genéticamente no son muy diferentes a las obtenidas por selección de clones, ya que éstas han sido seleccionadas en base a variaciones genéticas espontáneas y beneficiosas. De hecho cuando se emplean selecciones de clones, aunque el viticultor conozca su identidad, el vino se comercializa bajo el nombre de la variedad y no con el nombre clonal. Por otro lado, no está claro todavía si las vides mejoradas genéticamente deberían recibir un nombre varietal o simplemente un nuevo número clonal.

Todas estas dudas complican las evaluaciones que realiza la industria vinícola a las vides transgénicas; y debido a su fuerte identidad y raíces culturales, esta industria es menos receptiva que otras a tecnologías que prometen cambios revolucionarios. Por consiguiente, existe un temor a que la tecnología genética pueda acelerar la tendencia a la estandarización de los vinos en detrimento de la identidad local, la variedad y la exclusividad.

La aplicación eficaz de técnicas de DNA recombinante en la industria vinícola dependerá de las garantías que se ofrezcan a los usuarios de vid transgénica de que las características deseables existentes no han sido dañadas, de que ésta reúne los requisitos legales necesarios y de que los cultivares mejorados se mantendrán estables en la práctica mediante procesos adecuados para su control. Una vez convencidos de sus beneficios, los productores se verán en condiciones de desarrollar un nuevo mercado exclusivo para el «vino MG». Los consumidores de vino que se sienten atraídos por este tipo de mercados son clientes informados que demuestran mucho interés. Por lo tanto los vinos MG producidos por un número reducido de productores interesados captarán sin duda alguna una gran expectación.

Esta tecnología aporta un número significativo de beneficios, pero es muy importante educar al consumidor para disipar el miedo a lo desconocido. Los científicos deberían informar al público sistemáticamente, y mostrar predisposición a los experimentos, los estudios y los productos. Debemos asegurar regularmente a los consumidores una máxima transparencia y seguridad en los sistemas empleados. Sólo entonces se verán capacitados para tomar decisiones informadas.

 

Bibliografía

1 Sefc, K.M.: «Microsatellite markers for grapevine: a state of the art». En: Molecular Biology and Biotechnology of the Grapevine 2001 (Roubelakis – Angelakis, K.A:, ed.), Kluwer Academic Publishers; 433-464.

2 Colova-Tsolova, V. et al.: «Genetically engineered grape for disease and stress tolerance». En: Molecular Biology and Biotechnology of the Grapevine 2001 (Roubelakis – Angelakis, K.A:, ed.) Kluwer Academic Publishers; 411-432.

3 Kikkert, J.R. et al.: «Grapevine genetic engineering». En: Molecular Biology and Biotechnology of the Grapevine 2001 (Roubelakis – Angelakis, K.A:, ed.) Kluwer Academic Publishers; 393-410.

4 Pretorius, I.S.: «Tailoring wine yeasts for the new millenium: novel approaches to the ancient art of winemaking», Yeast 2000; 16: 675-729.

5 Vivier, M.A. i Pretorius, I.S.: «Genetic improvement of grapevine: tailoring grape varieties for the third millenium», S Afr J Enol Vitic 2000; 21: 5-26.



Figura 1  Procesos implicados en el desarrollo y evaluación de viñas transgénicas para comercialización. 1) Fase de cultivo; 2) fase de transformación; 3) fase de evaluación



Tabla 1. Dianas para la mejora genética de cultivares y raigambre de vid


Rasgos diana

Procesos diana

Genes y proteínas diana

Resistencia a enfermedades

 

 

Tolerancia a enfermedades fúngicas

 

Señalización de defensa como respuesta a patógenos fúngicos

Resistencia innata hacia patógenos fúngicos

Glucanasa y quitinasa de hongos, levadura y plantas

Proteínas inactivadoras de ribosoma

Proteína de tipo taumatina (péptidos antifúngicos de plantas e insectos)

Proteínas inhibidoras de la poligalacturonasa de especies vegetales y fitoalexinas de tipo estilbeno

Fenilalanina amonio liasa

Superoxido dismutasa CuZn

Enzimas de destoxificación

 

 

 

Tolerancia a enfermedades bacterianas

Señalización de defensa en respuesta a patógenos bacterianos

Patología de patógenos bacterianos

Resistencia innata hacia patógenos bacterianos

Péptidos antimicrobianos

Proteína de importación e integración de Agrobacterium disfuncional

 

 

 

 

 

 

Tolerancia a enfermedades víricas

Epidemiología y biología molecular de infecciones víricas y sus vectores

Estrategias de resistencia a patógenos

Proteínas de la cubierta vírica

Proteínas de la movilidad vírica

Replicasa

Proteasas

Oligoadenilato sintetasa

 

 

 

 

 

 

Tolerancia al estrés

 

 

Estrés hídrico

Aquaporinos

Aislamiento de promotores específicos de la raíz

Proteínas integrales del tonoplasto

Proteínas integrales de la membrana plasmática

Daño oxidativo

Biosíntesis y control de carotenoides

Anaerobiosis

Factores de biosíntesis de carotenoides

Alcohol deshidrogenasa

superóxido dismutasa

CuZn cloroplástico y mitocondrial

Estrés osmótico

Otros estreses abióticos

Acumulación de prolina

Poliaminas en el estrés

Tolerancia al frío

Ornitina aminotransferasa

Glicina betaína y péptidos anticongelantes de peces antárticos

 

 

 

 

 

 

Factores de calidad

 

 

Desarrollo de la coloración

Signos de maduración y biosíntesis y control de antocianos

Aislamiento de los promotores específicos de las bayas

Glucosa: glucosiltransferasa flavonoides y secuencias reguladoras

Producción de antocianos de tipo pelargonidina

Antocianina metiltranferasas

Acumulación y transporte de azúcares

Carga y descarga del floema

Trasporte de azúcares

Aislamiento de los promotores específicos de las bayas

Invertasa vegetal y de levadura

Transportadores de hexosas

Ennegrecimiento reducido (uvas de mesa y pasas)

Reacciones a la oxidación

Polifenol oxidasa (silenciamiento)

Apirenia (uvas de mesa)

Formación de pepitas

Baranasa

[26.05.04]

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