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Cultivos transgénicos altos en pigmentos antioxidantes también mejoran resistencia a hongos

Un nuevo estudio ha abierto el camino a numerosos usos potenciales delas  betalaínas, pigmentos de color rojo-violeta y amarillo altamente nutritivos, y además, conocidos por sus propiedades antioxidantes y comúnmente utilizados como tintes alimentarios. Los científicos modificaron genéticamente cultivos enriquecidos en estos pigmentos, aumentando su valor nutricional, y como efecto no esperado, adquirieron mayor resistencia al problemático hongo Botrytis cinérea.

El color en el reino vegetal no es simplemente una alegría para el ojo. Los pigmentos coloreados atraen a los insectos polinizadores, protegen a las plantas contra las enfermedades, confieren beneficios para la salud y se utilizan en las industrias alimentaria y farmacéutica. Un nuevo estudio llevado a cabo en el Instituto Weizmann de Ciencias (Israel) y publicado en el Proceedings of the National Academy of Sciences, ha abierto el camino a numerosos usos potenciales de las betalaínas, pigmentos rojo-violeta y amarillo altamente nutritivos conocidos por sus propiedades antioxidantes y comúnmente utilizados como tintes alimentarios.

Las betalaínas se forman en la fruta del cactus, en flores como las buganvillas y ciertas plantas comestibles (sobre todo remolacha). Son relativamente raros en la naturaleza, en comparación con los otros dos grupos principales de pigmentos vegetales, y hasta hace poco, su síntesis en plantas era poco entendida. Asaph Aharoni, del Departamento de Ciencias Ambientales y de Plantas de Weizmann y el Dr. Guy Polturak, entonces estudiante de investigación, junto con otros miembros del equipo, utilizaron dos plantas productoras de betalaínas en su análisis: la betarraga (Beta vulgaris) y la flor dondiego de la noche (Mirabilis jalapa). Usando secuenciación de ARN de siguiente generación y otras tecnologías avanzadas, los investigadores identificaron un gen previamente desconocido implicado en la síntesis de betalaínas y reveló que reacciones bioquímicas utilizan las plantas para convertir el aminoácido tirosina en betalaínas.

Para probar sus hallazgos, modificaron genéticamente una levadura para producir betalaínas. A continuación, abordaron el reto final: reproducir la síntesis de betalaínas en plantas comestibles que normalmente no producen estos pigmentos.

El éxito se anunció por sí mismo en color vivo. Los investigadores produjeron papas, tomates y berenjenas con pulpa y piel de color rojo violeta. También lograron controlar la ubicación exacta de la producción de betalaínas, por ejemplo, haciendo que el pigmento se formara sólo en la fruta de la planta de tomate, pero no en las hojas o el tallo.

Las flores de tabaco en la naturaleza son de color rosa pálido (a la izquierda), pero pueden adquirir nuevos colores (tres imágenes a la derecha) cuando se manipulan genéticamente para producir betalaínas. Crédito: Weizmann Institute of Science

Utilizando el mismo enfoque, los científicos hicieron que las petunias blancas produjeran flores violetas pálidas y que las plantas de tabaco florecieran en tonalidades que varían de amarillo a rosa naranja. Fueron capaces de lograr un tono deseado haciendo que los genes relevantes se expresen en diferentes combinaciones durante el curso de la síntesis de betalaínas. Estos hallazgos pueden usarse para crear plantas ornamentales con colores que pueden ser alterados a gusto del consumidor.

Pero un cambio en el color no fue el único resultado. La actividad antioxidante saludable fue 60% mayor en los tomates productores de betalaínas que en los convencionales. “Nuestros hallazgos pueden ser utilizados en el futuro para fortificar una amplia variedad de cultivos con betalaínas con el fin de aumentar su valor nutricional”, dice Aharoni.

Un beneficio adicional es que los investigadores descubrieron que las betalaínas protegen a las plantas contra el moho gris, Botrytis cinerea, que anualmente causa pérdidas en cultivos agrícolas por miles de millones de dólares. El estudio demostró que la resistencia al moho gris aumentó en un 90% en las plantas genéticamente modificadas para producir betalaínas.

Los científicos habían producido versiones de betalaínas que no existen en la naturaleza. “Algunos de estos nuevos pigmentos podrían potencialmente resultar más estables que las betalaínas naturales”, dice Polturak. “Esto puede ser de gran importancia en la industria alimentaria, que hace uso extensivo de betalaínas como tintes naturales de alimentos, por ejemplo, en yogures de fresa”.

Tomates que han sido genéticamente modificados para producir betalaínas sólo en la fruta, pero no en otra parte de la planta.

Además, los resultados del estudio pueden ser utilizados por la industria farmacéutica. Cuando las plantas comienzan a fabricar betalaínas, el primer paso es la conversión de tirosina en un producto intermedio, el producto químico llamado L-dopa. No sólo este químico se utiliza como un fármaco, sino que también sirve como material de partida en la fabricación de fármacos adicionales, particularmente opiáceos como morfina. Las plantas y los microbios modificados para convertir tirosina en L-dopa pueden por lo tanto servir como una fuente de este valioso material.

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