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Revolucionando la producción de frutillas: la edición con CRISPR mejora la firmeza de la fruta y prolonga su vida útil

frutilla editada

Susceptibilidad a Botrytis en frutilla convencional (WT) y una línea de frutilla editada #13 en el gen FaPG1. Crédito: Horticulture Research

Investigadores españoles de la Universidad de Málaga aplicaron edición con CRISPR/Cas9 sobre el genoma de la frutilla, logrando mejorar su firmeza, reducir su ablandamiento poscosecha y mejorar la resistencia a pudrición por hongos y Botrytis cinerea. Este estudio reporta otro caso más del potencial de la edición genética para mejorar las cualidades poscosecha de frutas y hortalizas, evitando el desecho de alimentos y su impacto socioambiental.

NanJing Agricultural University / 14 de noviembre, 2023.- La frutilla cultivada (Fragaria × ananassa) pertenece a la familia de las Rosáceas, reconocida por su sabor y beneficios para la salud, lo que la convierte en un producto agrícola importante. Sin embargo, su textura blanda provoca una breve vida útil y las consiguientes pérdidas económicas.

El mejoramiento genético actual tiene como objetivo mejorar la firmeza sin comprometer la calidad, pero los logros han sido limitados. El ablandamiento del fruto se acompaña del desmontaje de las paredes celulares y de la laminilla media durante la maduración. La pectina es el componente de la pared celular que sufre los cambios más extensos durante el ablandamiento de la fresa.

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Las investigaciones han identificado que las enzimas pectinasas, especialmente las poligalacturonasas (PG), son fundamentales en este proceso de ablandamiento. Si bien los métodos de mejoramiento tradicionales son lentos, especialmente debido a la alta ploidía de las fresas, los métodos modernos como CRISPR ofrecen precisión y velocidad. La brecha de investigación actual radica en ampliar el uso de CRISPR para incluir una gama más amplia de rasgos agronómicos en las frutillas cultivadas, revolucionando potencialmente su producción.

En febrero de 2023, Horticulture Research publicó un artículo de investigación titulado «La edición CRISPR/Cas9 del gen de la poligalacturonasa FaPG1 mejora la firmeza de la fruta de fresa«.

En este estudio, se generaron plantas de frutilla inactivadas con FaPG1 utilizando el sistema CRISPR/Cas9. La secuencia genómica de FaPG1 se comparó con los genomas más recientes de Fragaria × ananassa. Se ubicaron dos anotaciones en el cromosoma 6A, una en el genoma de Camarosa (FxaC_21g15770) y la otra en el genoma de Royal Royce (Fxa6Ag103973).

La secuencia FxaC_21g15770 se usó para seleccionar un sgRNA para editar, con su sitio objetivo en el primer exón que codifica parte del dominio glicohidro 28. No se encontró variación alélica en esta región. Se identificaron homólogos de FaPG1 en el genoma de Royal Royce, y todos exhibieron una deleción específica cerca del sitio objetivo de la mutación.

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El sgRNA elegido se clonó y se transfirió al vector pDe-CAS9, que proporciona resistencia a la fosfinotricina en las plantas. La transformación se llevó a cabo utilizando Agrobacterium tumefaciens en plantas de fresa «Chandler», produciendo más de 15 líneas resistentes.

Se evaluaron diez de ellos y todos mostraron una edición exitosa de FaPG1 mediante el ensayo de endonucleasa I T7. La secuenciación en profundidad reveló eficiencias de edición que oscilaron entre el 47 % y casi el 100 % en todas las líneas evaluadas. El análisis de los eventos de mutación reveló 14 combinaciones de secuencias editadas distintas, siendo predominantes las eliminaciones. Cada línea de plantas exhibió combinaciones variadas de estos eventos de mutación. Las secuencias de aminoácidos deducidas de estos eventos mostraron cambio de marco, preservación del ORF con pérdida de aminoácidos o sustituciones de residuos.

frutilla

Efecto de la mutación en gen FaPG1 en la firmeza del fruto. Crédito: Horticulture Research

Fenotípicamente, las plantas editadas mostraron un crecimiento vegetativo similar al de las convencionales. Los parámetros de calidad del fruto de ocho líneas elegidas revelaron alteraciones en peso, largo, color y firmeza, dependiendo de la línea, de las cuales la relación largo/ancho fue menor que el tipo silvestre en la mayoría de las líneas, y los frutos modificados fueron menos alargados y más cuadrados cuando en comparación con el control. Además, la firmeza del fruto aumentó significativamente en casi todas las líneas editadas, y hubo una clara relación positiva entre el grado de edición de FaPG1 y la firmeza del fruto en la cosecha.

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Al evaluar los rasgos poscosecha, las frutas editadas mostraron tasas de ablandamiento reducidas y una mayor resistencia a la pudrición fúngica en comparación con las variedades convencionales. Los investigadores estudiaron más a fondo la susceptibilidad de la fruta a Botrytis cinerea y los resultados mostraron una mayor resistencia en las frutas editadas. Los posibles efectos fuera del objetivo se investigaron utilizando la herramienta web CRISPOR, que identificó cuatro posibles genes fuera del objetivo. Sin embargo, las pruebas posteriores en las líneas con los porcentajes de edición más altos no revelaron mutaciones fuera del objetivo.

En conclusión, los investigadores editaron con éxito el gen FaPG1 en plantas de fresa utilizando el sistema CRISPR/Cas9 administrado a través de Agrobacterium, lo que redujo la susceptibilidad a los hongos y la pérdida de agua por transpiración, lo que a nivel global resultó en una mejora de la firmeza de la fruta y la vida útil poscosecha.

Este estudio subraya el potencial de la edición genética para mejorar las cualidades poscosecha de las fresas, ofreciendo un valor significativo para futuras aplicaciones agrícolas.

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