Un equipo de investigadores de varios países europeos han identificado la mutación causal responsable del dulzor del lupino blanco, una leguminosa tradicionalmente amarga. El descubrimiento podría ayudar a fomentar una mayor diversidad en el cultivo y consumo de proteínas vegetales.
Science / 7 de agosto, 2023.- A los jardineros les encantan los lupinos (o altramuces) por sus flores altas y vistosas. Algunos agricultores las adoran por sus semillas (una rica fuente de proteínas para la alimentación del ganado y alimentos especiales como las hamburguesas vegetarianas libres de soja) y porque pueden tolerar la sequía y los suelos de mala calidad. Pero muchas variedades de lupino tienen un sabor amargo, por lo que pocos agricultores las plantan, dejando esta diversidad silvestre sin explotar.
Ahora, gracias a una nueva herramienta que detecta rápidamente plantas mutantes deseables, los investigadores han encontrado una manera de endulzar rápidamente los lupinos silvestres. El éxito, publicado en Science Advances, muestra cómo los fitomejoradores podrían desarrollar una variedad más amplia de lupinos comestibles y una alternativa más barata y ecológica a otros cultivos ricos en proteínas como la soja.
El descubrimiento será un «hito» en el desarrollo de nuevos lupinos, dice Frederick Stoddard, científico de cultivos de la Universidad de Helsinki que no participó en el trabajo. En última instancia, dice, el mejoramiento podría producir “cultivos sabrosos y agradables que podemos utilizar para producir alimentos sabrosos y agradables”.
El lupino no es un cultivo nuevo. La gente ha estado comiendo las semillas durante varios miles de años, porque los compuestos alcaloides que los hacen amargas se pueden eliminar remojándolas durante aproximadamente una semana. Sin embargo, el cultivo de lupino a gran escala es un avance relativamente reciente. Sólo en la década de 1930 los mejoradores descubrieron plantas mutantes con pocos o ningún alcaloides, eliminando la necesidad de un procesamiento engorroso. Los investigadores continúan mejorando estas variedades «dulces», pero también quieren domesticar especies silvestres y amargas con rasgos valiosos como un mayor contenido de proteínas o una mejor resistencia a las enfermedades.
La bioquímica de la producción de alcaloides sigue siendo un misterio, lo que ralentiza el trabajo de los fitomejoradores. Los investigadores sospechan que hasta nueve enzimas participan en la síntesis de alcaloides, que ayudan a defender a las plantas contra los herbívoros. Sólo dos habían sido identificados.
Fernando Geu-Flores y Davide Mancinotti, bioquímicos vegetales de la Universidad de Copenhague, han descubierto que una tercera enzima, una acetiltransferasa, también ayuda a producir alcaloides. Al observar el lupino blanco (Lupinus albus), una planta con variedades tanto dulces como amargas, sospecharon que una mutación en su gen podría causar dulzor al impedir que las plantas produzcan compuestos amargos. Para averiguarlo, junto a sus colegas examinaron cientos de plantas de lupino blanco. Todos los que tenían la mutación eran dulces.
Hace unos 100 años, los fitomejoradores en Alemania encontraron mutaciones naturales que producían «lupinos dulces» con niveles mucho más bajos de alcaloides amargos. Produjeron variedades dulces de lupino blanco (Lupinus albus), lupino de hoja estrecha (Lupinus angustifolius, el tipo principal cultivado en Australia) y el menos común lupino amarillo (Lupinus luteus). | Matthew Nelson, The Conversation
En otra prueba, Geu-Flores y Mancinotti crearon una mutación similar en una variedad amarga de otra especie que cultivan los agricultores: el lupino de hoja angosta (L. angustifolius), [también conocido como «lupino australiano»]. Contrataron a una empresa para que aplicara una sustancia química a unas 100.000 semillas para alterar genes. Los fitomejoradores suelen utilizar este proceso de mejoramiento tradicional, llamado mutagénesis química. (La sustancia química provoca pequeñas mutaciones en partes aleatorias del genoma de la planta, lo que da como resultado nuevos rasgos, algunos de los cuales pueden ser ventajosos; luego los fitogenetistas seleccionan las plantas con mejor rendimiento). Luego, la empresa Traitomic buscó entre todos estos mutantes utilizando una herramienta llamada FIND-IT para identificar rápidamente las plantas con un cambio solo en el gen de la acetiltransferasa. Cuando crecieron, estas plantas mutantes tenían semillas con un 99% menos de contenido de alcaloides. La dulzura rivalizaba con las variedades comerciales de lupino.
En la práctica, cultivar lupino blanco dulce puede resultar un poco complicado. Hay varias cepas diferentes que tienen diferentes genes bajos en alcaloides, y si estas cepas se polinizan de forma cruzada, el resultado puede ser plantas de lupino amargas una vez más.
La investigación proporciona un marcador genético fiable para que los fitomejoradores sepan con qué cepas están tratando. Esto significa que será mucho más fácil cultivar lupinos blancos dulces de forma constante.
Actualmente, la mayor parte de lo que se cultiva en Australia es lupino de hoja estrecha, en parte porque a la industria le costó mantener dulce el lupino blanco (y en parte porque el lupino blanco estaba plagado de una enfermedad fúngica llamada antracnosis). Así que quizás en el futuro veamos regresar al lupino blanco. | Matthew Nelson, The Conversation
La combinación de mutagénesis química y FIND-IT podría permitir a los fitomejoradores endulzar rápidamente especies silvestres de lupino con rasgos favorables. El lupino andino o también conocido como chocho (L. mutabilis), por ejemplo, contiene incluso más proteínas que la soja. Y como la Unión Europea (UE) ha eximido a la mutagénesis química de las regulaciones sobre modificación genética, este enfoque podría acelerar el desarrollo de nuevos cultivos que serían aceptables para los consumidores a quienes no les gustan los organismos genéticamente modificados (transgénicos).
«El artículo es un ejemplo brillante de cómo la tecnología moderna puede mejorar los resultados del fitomejoramiento sin necesidad de modificación genética», dice Wallace Cowling, un fitomejorador de la Universidad de Australia Occidental que no participó del estudio.
La UE ha estado promoviendo el uso de lupino y otras legumbres porque los países miembros quieren cultivar más proteínas en los climas del norte, a los que el lupino se adapta bien, e importar menos soja de partes del Amazonas que están siendo deforestadas. «Creemos que los lupinos desempeñarán un papel importante en ese futuro y estos descubrimientos ayudarán», dice Geu-Flores. Si tiene razón, una mayor parte del campo podría florecer tan bellamente como los jardines de los pueblos.