• El cannabis es un cultivo valioso y con múltiples usos, pero décadas de selección de unos pocos rasgos han reducido su diversidad genética, limitando las oportunidades para mejorar sus carácteres de interés.
• Investigadores del CRAG han desarrollado el primer protocolo de alto rendimiento de mutagénesis y detección de mutaciones adaptado a Cannabis sativa, lo que permite identificar nuevas variantes génicas.
• La plataforma TILLCANN abre nuevas vías para el descubrimiento de características y el desarrollo de variedades con aplicaciones tanto medicinales como industriales.

Investigadores del CRAG, en colaboración con el John Innes Centre (Reino Unido) y la empresa Front Range Biosciences (EE.UU.), han desarrollado TILLCANN, el primer recurso público de mutantes de Cannabis sativa. Esta plataforma representa un avance significativo en la investigación sobre cannabis, ya que ofrece oportunidades sin precedentes para aumentar la diversidad genética y facilitar el descubrimiento de nuevos rasgos con aplicaciones medicinales e industriales.

Cannabis sativa es un cultivo extremadamente versátil, valorado por sus fibras, semillas ricas en aceite y compuestos fitoquímicos utilizados con fines medicinales y psicoactivos. Sin embargo, la mejora genética intensiva centrada en un conjunto reducido de características ha limitado considerablemente su diversidad genética, dificultando el desarrollo de variedades mejoradas.

En este trabajo, publicado en la revista Molecular Horticulture, el equipo liderado por Jason Argyris y Amparo Monfort, investigadores de IRTA en el CRAG, ha desarrollado un protocolo eficiente de mutagénesis y detección de mutaciones específicamente adaptado al cannabis. El estudio establece una plataforma de cribado de alto rendimiento basada en la conocida técnica TILLING (del inglés, Targeting Induced Local Lesions in Genomes), ampliamente utilizada en muchas especies cultivadas, pero hasta ahora no implementada sistemáticamente en cannabis.

TILLCANN: Un nuevo recurso para la mejora genética del cannabis

Mediante el uso de metanosulfonato de etilo (EMS) como agente mutágeno, los investigadores generaron 1.633 familias M2 de cannabis, que constituyen la base de la plataforma TILLCANN. Para demostrar su utilidad, aplicaron la técnica TILLING por secuenciación (TbyS) a 512 de estas familias, centrándose en genes con funciones agronómicas y bioquímicas clave.

El análisis permitió detectar mutaciones en varios genes implicados en la biosíntesis de cannabinoides, el desarrollo de tricomas y la morfología de las hojas. Uno de los descubrimientos a destacar es que las mutaciones en el gen homólogo en el cannabis del factor de transcripción TCP4 provocan cambios significativos en el número y la forma de los folíolos, con posibles implicaciones para la arquitectura y productividad de la planta. También identificaron mutaciones funcionales en CsOLS1, un gen clave en la síntesis de cannabinoides, que podrían servir tanto para aumentar como para reducir el contenido de THC, en función del uso previsto (por ejemplo, cannabis medicinal o cáñamo industrial).

Un avance para la innovación global en cannabis

La plataforma TILLCANN proporciona una herramienta única para realizar estudios genéticos directos e inversos en cannabis. Los investigadores disponen ahora de un recurso con alta probabilidad de identificar mutaciones en genes de interés, lo que puede acelerar tanto la investigación en genómica funcional como el desarrollo de nuevas variedades.

Algunas características de interés que podrían explorarse mediante TILLCANN incluyen: la regulación del momento de floración, la mejora de la resistencia a enfermedades causadas por patógenos relevantes, el aumento del rendimiento y calidad de las semillas para aplicaciones alimentarias, o la optimización de la calidad de las fibras para usos industriales.

El CRAG es uno de los pocos centros en España que cuenta con el permiso de la Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios (AEMPS) para cultivar plantas de cannabis con fines de investigación científica, un campo emergente en la Unión Europea. Este trabajo se ha llevado a cabo en colaboración con el grupo del Dr. Cristobal Uauy en el John Innes Centre —líderes mundiales en tecnología TILLING— y con Front Range Biosciences, una empresa biotecnológica estadounidense especializada en genética del cannabis, con la que el CRAG y el IRTA colaboran desde 2019.

“La nueva variabilidad genética obtenida mediante la plataforma TILLCANN ofrece oportunidades valiosas para el descubrimiento génico y la innovación en mejora genética, tanto en cannabis medicinal como industrial”, afirman los Drs. Monfort y Argyris. “Creemos que este recurso puede servir como punto de partida para impulsar la mejora de rasgos en una especie cuyo potencial ha estado limitado por la falta de diversidad genética”.

Artículo de referencia

Diana Duarte-Delgado, Konstantinos G. Alexiou, Marta Pujol, Cristobal Uauy, Nikolai M. Adamski, Victoria Vidal, Anthony Torres, Christopher Zalewski, Reginald Gaudino, Amparo Monfort & Jason Argyris. TILLCANN: a TILLING platform in Cannabis sativa for mutation discovery and crop improvement. Molecular Horticulture (2025), https://doi.org/10.1186/s43897-025-00176-w

Sobre los autores y la financiación del estudio

Este proyecto ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizon 2020 de la Unión Europea en el marco del acuerdo de subvención Marie Skłodowska-Curie nº945043 a través de la beca postdoctoral otorgada a DDD por el programa AGenT H2020-MSCA-COFUND-2019 cofinanciado por la subvención CEX2019-000902-S financiada por MICIU/AEI/10.13039/501100011033. Este trabajo también contó con el apoyo del Programa CERCA/Generalitat de Catalunya.