- La edición genética en soja permite aumentar el contenido de proteína y el rendimiento sin comprometer el aceite ni otros rasgos agronómicos clave.
- La optimización de la fijación biológica de nitrógeno, tanto en la planta como en los rizobios, reduce la dependencia de fertilizantes sintéticos y mejora la sostenibilidad.
- Herramientas como CRISPR/Cas9 facilitan desarrollar sojas más resistentes a plagas y con menos factores antinutricionales, sin introducir transgenes.
- Estos avances combinados refuerzan el papel de la soja como fuente estratégica de proteína vegetal y contribuyen a la seguridad alimentaria global.
La soja se ha convertido en uno de los cultivos estratégicos del planeta y, en los últimos años, la edición genética aplicada a la soja ha empezado a cambiar por completo la forma de producirla. De la mano de tecnologías como CRISPR/Cas9, científicos de China, Estados Unidos, Brasil, Argentina y otros países están logrando variedades más productivas, con más proteína, mejor digestibilidad y una relación mucho más eficiente con el nitrógeno del suelo.
Esta revolución no se limita solo a la planta de soja en sí: también abarca a las bacterias rizobias y a los biofertilizantes que permiten fijar nitrógeno del aire, así como a la mejora de la calidad nutricional del grano y a la resistencia frente a plagas devastadoras. Todo ello con un objetivo muy claro: producir más proteína vegetal, con menos insumos químicos y un impacto ambiental claramente menor.
La soja como pilar de la proteína vegetal y del aceite mundial
En el contexto agrícola global, la soja es la principal fuente de proteína vegetal para alimentación humana y animal, además de ser una de las materias primas más importantes para la producción de aceite comestible y biodiésel. Según datos de la FAO, en 2022 la producción mundial de soja alcanzó unas 348 millones de toneladas, una cifra que da una idea del peso económico y estratégico de este cultivo.
Buena parte de esta producción se destina al sector ganadero, ya que la harina de soja es un componente básico de los piensos. Al mismo tiempo, el aceite de soja impulsa la industria del biodiésel, cuya demanda no deja de aumentar a medida que los países buscan alternativas a los combustibles fósiles. Este doble uso —alimentación animal y energía— mantiene la presión para seguir aumentando rendimientos y contenido proteico.
La demanda creciente es especialmente visible en regiones del Sur Global, donde el aumento de la población y el cambio en los hábitos alimentarios disparan el consumo de proteína. En países como Estados Unidos, Brasil, Argentina o China, la soja es ya un negocio multimillonario con mercados muy consolidados, y las proyecciones del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA) estiman que el comercio global de soja podría crecer hasta un 22 % en los próximos años.
En este contexto, la edición genética aparece como una herramienta clave para mejorar el cultivo sin necesidad de aumentar en exceso la superficie sembrada. De hecho, empresas como Amfora y distintos grupos académicos han apostado por la ingeniería genética y la edición de genes para incrementar el valor nutricional y agronómico de la soja y hacer más sostenible toda la cadena productiva.
Edición genética en soja para aumentar proteína y rendimiento
Uno de los frentes más activos de la investigación es el aumento del contenido de proteína en la semilla, manteniendo (o incluso mejorando) el rendimiento por hectárea y sin perder calidad de aceite. Aquí entra en juego el trabajo de compañías como Amfora, que han aprovechado la tecnología CRISPR para regular genes clave que controlan cómo reparte la planta sus recursos entre proteínas y carbohidratos.
Un ejemplo llamativo es la manipulación del gen NF-YC4, un auténtico «interruptor genético» que determina el equilibrio entre proteínas y almidón/fibra en los granos de diversos cultivos, incluyendo maíz, arroz, patata y, por supuesto, soja. Al mantener este interruptor en posición «on», se consigue que las plantas desvíen parte del carbono hacia la síntesis de proteínas, reduciendo la proporción de almidón y fibra y aumentando de forma notable la concentración proteica en las semillas.
En soja, esta estrategia ha permitido obtener semillas con hasta un 18 % más de proteína respecto a materiales convencionales, sin un impacto negativo severo sobre la productividad. Para la industria de piensos y para el desarrollo de nuevos productos alimentarios basados en proteína vegetal, este incremento es muy significativo, ya que aporta una fuente de proteína más densa, escalable y potencialmente más económica.
Paralelamente, en China se ha trabajado intensamente en la mejora genética de la soja mediante edición de genes con el objetivo de elevar el rendimiento y el valor proteico, reduciendo a la vez la dependencia de las importaciones. Investigadores chinos han desarrollado nuevas líneas de soja editadas que muestran una nodulación optimizada, es decir, una mayor capacidad para formar nódulos en las raíces y, por tanto, fijar nitrógeno atmosférico de forma más eficiente.
Entre los materiales obtenidos destaca un mutante denominado ric1a/2a, que presenta una asignación más equilibrada de carbono en la planta y una mejor adquisición simultánea de carbono y nitrógeno. En ensayos de campo realizados durante tres años, estas líneas editadas lograron un aumento de rendimiento de entre el 10 y el 20 % frente a una de las variedades de referencia en China (Hua Chun-6), manteniendo el contenido de aceite y elevando ligeramente la proteína.
Los resultados, publicados en la revista científica Nature Plants, confirman que orientar la edición génica hacia una nodulación más eficiente puede traducirse en mayores cosechas y en una mejor calidad nutricional del grano. No obstante, los propios autores subrayan que todavía son necesarios ensayos a mayor escala, ya que hasta la fecha se ha trabajado en parcelas relativamente pequeñas (no superiores a 100 m²), y hay que comprobar cómo se comportan estas líneas en condiciones comerciales.
Fijación de nitrógeno: el gran eje de la edición genética en soja
La relación entre la soja y el nitrógeno del aire es uno de los puntos centrales de su éxito agronómico. Gracias a su asociación simbiótica con bacterias fijadoras (rizobios), la planta es capaz de tomar nitrógeno de la atmósfera y convertirlo en formas aprovechables, reduciendo la necesidad de fertilizantes sintéticos. Esta ventaja ha hecho de la soja un pilar en muchas rotaciones de cultivo.
Sin embargo, los estudios muestran que, incluso en las mejores condiciones, la fijación biológica cubre como máximo en torno al 60 % de las necesidades de nitrógeno de la planta. En variedades de muy alto rendimiento, esto se queda corto en fases avanzadas del ciclo, sobre todo cuando la planta destina gran parte de los recursos a formar y llenar las semillas, que son muy ricas en proteínas.
Para suplir ese déficit, muchos agricultores recurren a fertilizantes nitrogenados sintéticos, con el coste económico y el impacto ambiental que ello conlleva: alto consumo energético para su fabricación, emisiones de gases de efecto invernadero (como el óxido nitroso) y riesgo de contaminación de suelos y aguas. Además, la soja puede agotar el nitrógeno disponible del suelo en las últimas etapas de crecimiento, dejando menos nutrientes para cultivos posteriores.
Aquí es donde entran en escena varios proyectos de edición genética que buscan optimizar la fijación biológica de nitrógeno en la soja, tanto desde el lado de la planta como desde el lado de las bacterias simbióticas. El objetivo común es conseguir que la planta reciba nitrógeno suficiente durante todo el ciclo, incluso en las fases reproductivas, reduciendo o eliminando la necesidad de fertilizantes químicos.
En Estados Unidos, por ejemplo, un equipo de la Universidad Estatal de Dakota del Sur (SDSU) está desarrollando un proyecto, financiado con 300.000 dólares por el USDA, que se basa en una hipótesis clara: si se retrasa la maduración de los nódulos radiculares, la fijación de nitrógeno podría mantenerse activa durante las etapas reproductivas tardías, garantizando así la nutrición de la planta sin tener que aportar tanto nitrógeno desde el exterior.
Los investigadores Senthil Subramanian y Bhanu Petla plantean que los genotipos de soja con un mayor número de nódulos y con maduración más lenta podrían suministrar nitrógeno de forma sostenida en las fases clave de llenado de grano. Para comprobar esta idea, están recurriendo a la edición del genoma con CRISPR para modificar genes implicados en la biosíntesis de hormonas de crecimiento como la auxina y la citoquinina.
El laboratorio de Subramanian ya demostró en trabajos previos que distintos niveles de estas hormonas pueden favorecer la formación de nódulos y retrasar su envejecimiento. Ahora, el proyecto se centra en identificar qué variaciones genéticas concretas de los cultivares de soja conducen a menos auxina y más citoquinina en los tejidos radiculares, una combinación que se asocia con más nódulos activos y de maduración más lenta.
Para ello, se están analizando y editando más de 1.000 genomas distintos de soja, buscando variantes en los genes de la ruta de auxina/citoquinina que se correlacionen con una mejor nodulación y una fijación de nitrógeno más prolongada. Una vez que se identifiquen las combinaciones más prometedoras, los rasgos se incorporarán a cultivares de alto rendimiento mediante programas de mejora, con la idea de lanzar al mercado materiales que rindan más y dependan menos del fertilizante sintético.
En paralelo, otros grupos de investigación de Estados Unidos trabajan con CRISPR para mantener activos los nódulos durante más tiempo mediante la edición de genes que controlan su senescencia. El planteamiento es similar: si los nódulos dejan de envejecer tan pronto, la planta puede seguir recibiendo nitrógeno fijado biológicamente en etapas avanzadas, lo que se traduce en más rendimiento, menos costes de insumos y una agricultura mucho más sostenible.
Rizobios y biofertilizantes editados: más productividad sin transgenes
La mejora de la fijación de nitrógeno no se limita a la planta de soja. En Argentina y otros países de la región, un consorcio internacional liderado por el INTA y científicos del CONICET ha conseguido un hito mundial: editar genéticamente bacterias rizobias de uso comercial mediante la tecnología CRISPR/Cas9, obteniendo biofertilizantes capaces de aumentar la productividad de la soja y mejorar el manejo del nitrógeno en el suelo.
El foco del trabajo se situó en la cepa E109 de Bradyrhizobium japonicum, uno de los inoculantes comerciales más extendidos para soja en Argentina desde la década de 1990, y en la cepa SEMIA5079, muy relevante para los productores de Brasil. Tras varias décadas de uso intensivo de estas bacterias, los investigadores habían comprobado que casi no aparecían nuevas variantes naturales que superasen su rendimiento, lo que indicaba un cierto «techo» en el mejoramiento tradicional.
Mediante CRISPR/Cas9, el equipo liderado por Nicolás Ayub logró introducir modificaciones puntuales en el genoma de estas bacterias, mejorando su capacidad para favorecer la fijación de nitrógeno y la productividad de los cultivos. En ensayos preliminares, estos biofertilizantes editados permitieron incrementar la productividad de la soja cerca de un 6 % en comparación con los inoculantes no editados, una mejora que, a escala de millones de hectáreas, representa un salto económico muy relevante.
Un aspecto clave de esta estrategia es que, durante el proceso, se introduce un plásmido con el sistema CRISPR/Cas9 y una guía de ARN específica que dirige la edición del genoma del rizobio, pero una vez completada la modificación se elimina por completo dicho plásmido. La secuenciación genómica posterior confirma la ausencia de material genético ajeno, de modo que el microorganismo mejorado no contiene transgenes.
Esta característica es fundamental desde el punto de vista regulatorio, porque permite que los rizobios editados se consideren no-OGM (no organismos genéticamente modificados) según los marcos legales de países como Argentina, Brasil, Estados Unidos, China, India, Indonesia, Bangladesh y Australia. Al no incorporar ADN de otras especies, se acortan los plazos y se reducen los costes de registro, abriendo la puerta a una adopción rápida en el campo.
Los beneficios no se limitan al aumento de rendimiento. Estos biofertilizantes editados pueden reducir hasta un 10 % los costes de fertilización en esquemas de rotación que incluyen cereales, ya que mejoran la retención y el aporte de nitrógeno al suelo. Además, contribuyen a una mayor degradación del glifosato y a una menor emisión de óxido nitroso, lo que ayuda a disminuir el impacto ambiental de la agricultura.
Las publicaciones científicas que respaldan estos resultados —como el trabajo de Serantes, Stritzler, Brambilla y colaboradores en Plant Cell Tiss Organ Cult, o los estudios sobre degradación eficiente de glifosato y sobre la plasticidad genómica en variantes naturales de inoculantes comerciales— refuerzan la idea de que la edición de base en bacterias agronómicas es una vía sólida para desarrollar bioinsumos más eficaces sin entrar en la categoría OGM tradicional.
El equipo del INTA destaca que, dado que los rizobios se reproducen de forma asexual, no es posible aplicar las mismas estrategias de cruzamiento que se emplean en plantas y animales. La edición genética abre así una oportunidad única para “actualizar” cepas históricas que llevan décadas en el mercado, adaptándolas a las nuevas necesidades de rendimiento, sostenibilidad y regulación. Además, se están diseñando ya segundas generaciones de biofertilizantes editados, pensadas para sustituir progresivamente al nitrógeno sintético en cereales como trigo, maíz y arroz, así como probióticos destinados a reducir las emisiones de metano en ganado.
Edición genética para mejorar la resistencia y la calidad nutricional
La edición genética en soja no se limita a la relación con el nitrógeno. También se está usando para hacer frente a plagas y factores antinutricionales que afectan tanto al rendimiento de los cultivos como a la calidad de la alimentación animal.
Un caso paradigmático es el del nematodo del quiste de la soja (SCN, por sus siglas en inglés), un parásito microscópico que ataca las raíces y es uno de los mayores dolores de cabeza para los productores de soja desde que se detectó en 1954. Solo en Estados Unidos, las pérdidas asociadas al SCN superan los 2.000 millones de dólares anuales, lo que da una idea de su impacto en la rentabilidad de las explotaciones.
Durante años, la principal arma contra este patógeno han sido las variedades de soja con resistencia genética, obtenidas mediante mejoramiento clásico. Sin embargo, el nematodo ha ido evolucionando y adaptándose a estas fuentes de resistencia, hasta el punto de que muchos expertos advierten de un posible colapso de las defensas actuales si no se desarrollan nuevas estrategias.
En este contexto, un equipo de la Universidad de Missouri (Mizzou), liderado por el profesor Henry Nguyen, ha identificado una nueva fuente genética de resistencia al SCN. Mediante herramientas de edición genética, la idea es introducir y combinar este gen con los ya utilizados en los programas de mejora, reforzando las defensas naturales de la soja frente a la plaga.
El uso de CRISPR y otras tecnologías de edición permite acelerar mucho el desarrollo de nuevas variedades resistentes, ya que no es necesario recurrir a largos ciclos de cruzamiento y selección. Además, al tratarse de modificaciones precisas en genes propios de la planta, estas sojas editadas suelen enfrentarse a un marco regulatorio menos restrictivo que los transgénicos, por lo que podrían llegar al agricultor en plazos relativamente cortos, contribuyendo a sostener los rendimientos y a reducir pérdidas millonarias.
Otro factor clave en la calidad de la soja es la presencia de compuestos antinutricionales que dificultan la digestibilidad del grano, sobre todo en animales monogástricos (cerdos, aves, peces, etc.). Entre ellos, una de las moléculas más conocidas es la aglutinina de soja, una lectina que puede interferir con la absorción de nutrientes y limitar el aprovechamiento de las dietas basadas en harina de soja.
En Brasil, investigadores de la Universidad Estatal de Londrina y colaboradores han aplicado CRISPR/Cas9 para inactivar el gen Le1 (Glyma.02g012600), responsable de codificar la principal lectina presente en las semillas de soja, especialmente en la variedad BRS 537. Utilizando un vector binario introducido mediante Agrobacterium tumefaciens, diseñaron dos ARN guía (ARNg) capaces de generar 20 eventos independientes de edición, con una eficiencia en torno al 10 %.
Entre los eventos obtenidos destacó AF12-13-1, que presentaba una deleción de cuatro pares de bases en Le1, dando lugar a una proteína truncada e inestable. Ensayos como SDS-PAGE y pruebas de hemaglutinación confirmaron la pérdida total de funcionalidad de la lectina, es decir, la aglutinina dejó de ejercer su efecto antinutricional.
Los investigadores verificaron además que la mutación se transmitía de manera estable a generaciones posteriores y que existían plantas T2 libres de transgenes, sin restos del promotor Bar, ni de Cas9 ni del promotor AtU6 utilizados inicialmente para la edición. Este punto es crucial a la hora de encarar futuros procesos regulatorios y facilitar la adopción comercial de estas líneas editadas.
En el plano agronómico, las plantas editadas mostraron un comportamiento equivalente al de la variedad original en términos de rendimiento y peso de mil semillas, sin diferencias significativas. Eso significa que la mejora en valor nutricional —mayor digestibilidad y aprovechamiento en monogástricos— se ha logrado sin sacrificar productividad, lo que podría traducirse en mejores índices de conversión alimenticia y mayores ganancias de peso en animales, con impacto directo en la rentabilidad de las granjas.
El conjunto de estos avances pone de manifiesto que la edición genética permite actuar con una gran precisión sobre rasgos específicos de la soja —como la resistencia a plagas o la presencia de factores antinutricionales— sin alterar negativamente otros caracteres clave, abriendo así la puerta a una nueva generación de variedades y productos derivados de la soja con un perfil mucho más interesante para la cadena agroalimentaria.
En este nuevo escenario, la soja se consolida como un cultivo con un enorme margen de mejora a través de la edición genética: desde incrementar la proteína de la semilla y optimizar la fijación de nitrógeno, hasta desarrollar biofertilizantes más eficientes y variedades mejor adaptadas a las amenazas bióticas y a las exigencias nutricionales actuales. Todo apunta a que, combinando estas estrategias, será posible producir más y mejor soja con menos recursos, ayudando a reforzar la seguridad alimentaria global y a reducir la huella ambiental de la agricultura.
