Ajustando genes de compuestos nutritivos del tomate también mejoran su rendimiento y tolerancia a sequía

Un equipo de científicos de plantas del KAUST introdujo un solo gen de la ruta de los carotenoides en los tomates, lo que llevó a un aumento en el rendimiento del cultivo, el valor nutricional y la tolerancia al estrés (tomates de tipo convencional en la parte inferior, y tomates que expresan el gen LCYB en la parte inferior). Crédito: Juan C. Moreno

La introducción de un solo gen de la vía biosintética de los carotenoides en diferentes cultivares de tomate condujo a cambios significativos en las vías metabólicas, grandes aumentos en el rendimiento (hasta un 77% extra) de la fruta y un mayor contenido (hasta 20 veces más) de provitamina A. Las plantas modificadas también mostraron una mayor tolerancia a las altas intensidades de luz, la sal y el estrés por sequía.

King Abdullah University of Science and Technology / 7 de marzo, 2022.- Una nueva estrategia de mejoramiento genético tiene como objetivo el rendimiento de los cultivos, el valor nutricional y la tolerancia al estrés, todo a través de la expresión de un gen.

Se ha descubierto que la manipulación del contenido de carotenoides, como el ß-caroteno, mejora el crecimiento de las plantas y aumenta el rendimiento y la tolerancia al estrés abiótico, como la sequía y la salinidad.

Dentro de los cloroplastos, los carotenoides como el ß-caroteno y las xantofilas son componentes clave del aparato fotosintético de las plantas. Ahora, un equipo internacional dirigido por investigadores del grupo de Salim Al-Babili en la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), ha demostrado que las alteraciones en el metabolismo de los carotenoides influyen en el contenido hormonal y, posteriormente, en el desarrollo y la fisiología de las plantas.

[Recomendado: Conoce el nuevo tomate morado, una «super-fruta» más saludable diseñada genéticamente]

La introducción de un solo gen de la vía biosintética de los carotenoides en diferentes cultivares de tomate condujo a cambios significativos en las vías metabólicas, grandes aumentos en el rendimiento de la fruta y un mayor contenido de provitamina A.

“Además, los cambios metabólicos y hormonales llevaron a la acumulación de metabolitos primarios clave, mejorando la tolerancia al estrés abiótico y la vida útil de la fruta”, dice el investigador principal Juan C Moreno.

El ß-caroteno se produce por la acción de un gen conocido como licopeno ß-ciclasa (LCYB). Habiendo demostrado previamente que la expresión del gen DcLCYB1 de la zanahoria en el tabaco aumentaba la fotosíntesis, la tolerancia al estrés, la biomasa vegetal y el rendimiento, Moreno quería ver si la manipulación de la actividad LCYB podía conferir ventajas de crecimiento similares en un cultivo alimentario económicamente importante.

Usando tres fuentes de semillas diferentes, todas expresando diferentes genes LCYB de tomate, narciso y bacterias, los investigadores cultivaron plantas en condiciones controladas y al aire libre en politúneles.

[Recomendado: Desarrollando el tomate ideal con edición genética: más nutritivo, resistente a climas extremos, plagas y enfermedades]

Los resultados confirmaron la hipótesis de Moreno de que la sobreexpresión del gen carotenoide en el tomate mostraría resultados similares a los de su experimento en el tabaco.

«Observando las plantas en el invernadero a medida que pasaban las semanas y los meses, las líneas transgénicas eran claramente diferentes del tipo convencional [no modificado]», dice.

El rendimiento de la fruta también aumentó hasta en un 77 por ciento y se mejoró el contenido nutricional, ya que la fruta de las plantas transgénicas contenía 20 veces más ß-caroteno que los tipos silvestres.

«El uso de técnicas de cromatografía y espectrometría de masas de última generación nos permitió proporcionar una imagen completa de los cambios a nivel del metaboloma, lo que explica los fenotipos observados», añade Jianing Mi, quien realizó la parte analítica de este estudio.

Las plantas modificadas también mostraron una mayor tolerancia a las altas intensidades de luz, la sal y el estrés por sequía.

[Recomendado: Japón desarrolla tomates más dulces y sabrosos mediante edición genética]

Trabajando con Al-Babili, los investigadores ahora están tratando de aplicar esta tecnología en cultivos de cereales.

«Este estudio demuestra la importancia de comprender los procesos metabólicos que subyacen al crecimiento de las plantas y la respuesta a los cambios ambientales, y muestra el gran potencial de la ingeniería genética y metabólica de las plantas para combatir las deficiencias de micronutrientes», dice Al-Babili.

Los hallazgos allanan el camino para el desarrollo de una nueva generación de cultivos que combinen una alta productividad y un mayor valor nutricional con la capacidad de hacer frente a los desafíos relacionados con el cambio climático.

Chilebio: