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Desarrollan primera yuca transgénica alta en hierro y zinc combinado con resistencia a virus

Es primera vez que se logra combinar resistencia a enfermedades y mayor contenido nutricional en un cultivo distinto a los cereales. Este nuevo avance ofrece la alternativa de mejores cultivos para los agricultores, y que al mismo tiempo reduzcan el «hambre oculta» en países africanos que dependen de la yuca, una raíz alta en calorías pero pobre en nutrientes clave como hierro y zinc, situación que genera retraso cognitivo, debilitación del sistema inmune y problemas de crecimiento.

Donald Danforth Plant Science Center / 16 de febrero, 2021.– Ofrecer los beneficios de la biotecnología agrícola a los pequeños agricultores requiere que los recursos se destinen a cultivos alimentarios básicos. Para lograr un efecto a escala, los rasgos agrícolas beneficiosos deben integrarse en múltiples variedades preferidas por los agricultores de élite con relevancia en todas las regiones geográficas.

Por primera vez, un equipo internacional de científicos, dirigido por Narayanan Narayanan, Ph.D., científico investigador principal, y Nigel Taylor, Ph.D., miembro asociado e investigador distinguido Dorothy J. King en el Centro de Ciencias Vegetales Donald Danforth , y sus colaboradores en Nigeria, dirigidos por Ihuoma Okwuonu, Ph.D., del National Root Crops Research Institute, en Umudike, Nigeria y el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, han desarrollado yuca que muestra un alto nivel de resistencia a la enfermedad del mosaico de la yuca ( CMD), la enfermedad de la estría marrón de la yuca (CBSD), así como niveles más altos de hierro y zinc.

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Esta es la primera vez que la resistencia a enfermedades y múltiples rasgos de biofortificación se apilan de esta manera en un cultivo que no es cereal. La investigación se publicó recientemente en el Plant Biotechnology Journal. Los coautores incluyen Getu Beyene, Ph.D., Raj Deepika Chauhan, del Danforth Center y Michael A. Grusak, Ph.D., del USDA-ARS Red River Valley Agricultural Research Center en Fargo, Dakota del Norte.

La investigación se basa en un estudio de 2019 publicado en Nature Biotechnology, que demuestra que era posible aumentar el contenido mineral de las raíces de almacenamiento de la yuca. Se utilizó tecnología mediada por ARN de interferencia (ARNi) para lograr resistencia a CBSD en dos cultivares preferidos por los agricultores de África Oriental y dos de Nigeria junto con los transgenes AtIRT1 (transportador principal de hierro) y AtFER1 (ferritina) para lograr niveles nutricionalmente significativos de hierro y zinc en las raíces de almacenamiento de yuca (145 y 40 µg/g de peso seco, respectivamente).

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La resistencia inherente a la CMD se mantuvo en los cuatro cultivares de yuca mejorados con minerales y resistentes a enfermedades, lo que demuestra que esta técnica podría implementarse en múltiples variedades preferidas por los agricultores para beneficiar la seguridad alimentaria y nutricional de los consumidores en África.

Combinar tecnologías no fue fácil. “La producción de plantas con enfermedades y una concentración elevada de nutrientes minerales fue técnicamente más difícil de producir que solo para las enfermedades”, dijo Narayanan, quien ha estado trabajando para mejorar la yuca durante 15 años. “Teníamos que asegurarnos de que los minerales se acumularan en la raíz de almacenamiento, no en el tallo u hojas, y en el nivel adecuado para los consumidores. Demasiada acumulación también es un problema, ya que mata la planta«.

Es importante confirmar que los niveles más altos de minerales se retienen durante el procesamiento y la cocción de los alimentos para que una mejor nutrición pueda llegar al plato y al tracto digestivo. El equipo de investigación bajo la dirección de Okwuonu preparó gari y fufu. Estos dos alimentos comunes de África Occidental requirieron un proceso de cuatro días que incluyó picar, remojar, fermentar, prensar y tostar la raíz de yuca.

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Descubrieron que los altos niveles de hierro y zinc se retenían a través de la cocción y permanecían disponibles para su absorción en el intestino después de la digestión. En última instancia, la yuca biofortificada podría beneficiar la salud de las poblaciones que consumen yuca al proporcionar entre el 40 y el 50% de las necesidades medias estimadas (EAR) de hierro y el 60-70% de la EAR de zinc para niños y mujeres en África occidental.

“Ver estos resultados del uso de tecnología de punta para mejorar un cultivo huérfano fue un gran día para mí”, dijo Taylor. «Los agricultores que tienen plantas de yuca que son resistentes a dos enfermedades increíblemente destructivas con más minerales en cada bocado tienen el potencial de mejorar la nutrición y la salud de millones de personas en África Occidental».

En un artículo adjunto publicado recientemente en Global Food Security, Okwuonu y sus coautores, comentan que Nigeria es el mayor productor de mandioca del mundo y es de vital importancia para la economía. Las raíces comestibles de almacenamiento de la yuca actúan como un alimento básico fundamental para más de 180 millones de nigerianos. Aunque tienen un alto valor calórico, las raíces de la yuca son deficientes en minerales, lo que coloca a las poblaciones que dependen de este cultivo en riesgo de “hambre oculta”. La deficiencia de micronutrientes presenta un importante problema de salud pública y se correlaciona con el nivel de consumo de yuca en seis zonas agroecológicas de Nigeria. Las deficiencias de micronutrientes, especialmente hierro y zinc, afectan a aproximadamente seis millones de niños menores de cinco años. La anemia por deficiencia de hierro afecta su sistema inmunológico, detiene el crecimiento y deteriora el desarrollo cognitivo, mientras que la deficiencia de zinc aumenta el riesgo de muerte por diarrea, retraso del crecimiento y reducción del desarrollo cognitivo.

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“El desarrollo de una variedad de yuca con niveles elevados de hierro y zinc para el consumo en Nigeria tiene el potencial de garantizar que la población más amplia de nigerianos que dependen de la yuca obtenga un mayor valor nutricional en sus dietas”, dijo Okwuonu.

Los investigadores del proyecto VIRCA Plus están realizando más evaluaciones y valoraciones de campo. Se necesitará una revisión regulatoria antes de que la yuca mejorada pueda estar disponible para los agricultores y consumidores en los próximos años.

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