11 OCTUBRE

AGROBIOTECNOLOGÍA

Biólogos pioneros crean un nuevo cultivo de tomate a través de la edición del genoma

Biólogos pioneros crean un nuevo cultivo de tomate a través de la edición del genoma

Los cultivos como el trigo y el maíz han experimentado un proceso de reproducción que dura miles de años, en el curso del cual la humanidad ha ido modificando gradualmente las propiedades de las plantas silvestres para adaptarlas a sus necesidades.



Un motivo fue, y sigue siendo, mayores rendimientos. Un "efecto secundario" de esta reproducción ha sido la reducción de la diversidad genética y la pérdida de propiedades útiles. Esto se demuestra, entre otros, por una mayor susceptibilidad a las enfermedades, la falta de sabor o un contenido reducido de vitaminas y nutrientes en las variedades modernas. Ahora, por primera vez, investigadores de Brasil, EE.UU. Y Alemania han creado un nuevo cultivo a partir de una planta silvestre dentro de una sola generación utilizando CRISPR-Cas9, un moderno proceso de edición del genoma. Comenzando con un "tomate silvestre",  se introdujo una variedad de características del cultivo sin perder las valiosas propiedades genéticas de la planta silvestre. Los resultados han sido publicados en la edición actual de "Nature Biotechnology".

"Este nuevo método nos permite comenzar desde cero y comenzar de nuevo un nuevo proceso de domesticación", dice el biólogo Prof. Jörg Kudla de la Universidad de Münster, cuyo equipo está involucrado en el estudio. “Al hacerlo, podemos utilizar todo el conocimiento sobre genética de plantas y domesticación de plantas que los investigadores han acumulado en las últimas décadas. Podemos preservar el potencial genético y las propiedades particularmente valiosas de las plantas silvestres y, al mismo tiempo, producir las características deseadas de los cultivos modernos en muy poco tiempo". En total, los investigadores pasaron cerca de tres años trabajando en sus estudios.

Los investigadores eligieron Solanum pimpinellifolium como la especie de planta madre, un pariente de tomates silvestres de América del Sur y el progenitor del tomate cultivado moderno. Los frutos de las plantas silvestres son solo del tamaño de los guisantes y el rendimiento es bajo, dos propiedades que lo hacen inadecuado como cultivo. Por otro lado, la fruta es más aromática que los tomates modernos, que han perdido parte de su sabor debido a la crianza. Además, la fruta silvestre contiene más licopeno. Este llamado eliminador de radicales, es decir, un antioxidante, se considera saludable y, como resultado, es un ingrediente bienvenido.

Los investigadores modificaron la planta silvestre utilizando el "multiplex CRISPR-Cas9" de tal manera que las plantas de la descendencia presentaban pequeñas modificaciones genéticas en seis genes. Estos genes decisivos ya habían sido reconocidos por los investigadores en los últimos años y se consideran la clave genética de las características del tomate domesticado. Específicamente, los investigadores produjeron las siguientes modificaciones en comparación con el tomate silvestre: la fruta es tres veces más grande que la del tomate silvestre, que corresponde al tamaño de un tomate cherry. Hay diez veces el número de frutas, y su forma es más ovalada que la fruta silvestre redonda. Esta propiedad es popular porque, cuando llueve, las frutas redondas se abren más rápido que las frutas ovaladas. Las plantas también tienen un crecimiento más compacto.

Otra nueva propiedad importante es que el contenido de licopeno en la nueva raza de tomate es más del doble que en el progenitor silvestre, y no menos de cinco veces más alto que en los tomates cherry convencionales. "Esta es una innovación decisiva que no puede lograrse mediante ningún proceso de reproducción convencional con tomates cultivados actualmente", dice Jörg Kudla. “El licopeno puede ayudar a prevenir el cáncer y las enfermedades cardiovasculares. Entonces, desde el punto de vista de la salud, el tomate que hemos creado probablemente tenga un valor adicional en comparación con los tomates cultivados convencionales y otras verduras que solo contienen licopeno en cantidades muy limitadas". Hasta el momento, agrega, los fitomejoradores han intentado en vano Incrementar el contenido de licopeno en tomates cultivados. En los casos en que tuvieron éxito, sin embargo,

Jörg Kudla resume el dilema de la agricultura moderna: “Nuestros cultivos modernos son el resultado de la reproducción, con todas sus ventajas y desventajas. Se han perdido muchas propiedades, como la resistencia, y solo podríamos recuperarlas a través de un laborioso proceso de retroceso de décadas con la planta silvestre, en todo caso. La razón es que las propiedades que son el resultado de la interacción entre numerosos genes no se pueden restaurar mediante los procesos de reproducción tradicionales. En muchos aspectos, la domesticación es como una calle de sentido único. Con la ayuda de la edición moderna del genoma, podemos usar las ventajas de la planta silvestre y resolver este problema de reproducciónLa domesticación "ofrece un enorme potencial, también para producir nuevas propiedades deseables". Además, agrega el profesor Kudla, ahora será posible, por ejemplo, tomar plantas que son muy saludables, pero que hasta ahora no han sido utilizadas por los humanos; o solo en un grado muy limitado - y, por medio de un aumento específico en el tamaño de sus frutos o al mejorar otras características de la domesticación, los transforman en cultivos completamente nuevos.

Detalles del método: los investigadores utilizaron el método CRISPR-Cas9 para identificar y desactivar los genes en la planta de Solanum pimpinellifolium por medio de las llamadas mutaciones de pérdida de función. De entre las plantas así modificadas genéticamente, seleccionaron plantas parentales maduras adecuadas. Los investigadores examinaron la descendencia de estas plantas parentales en busca de sus características externas visibles y analizaron sus propiedades.

Los investigadores involucrados en el estudio fueron de la Universidad Federal de Viçosa y la Universidad de São Paulo (Brasil), la Universidad de Minnesota (EE.UU.) Y la Universidad de Münster (Alemania). El trabajo en el estudio recibió apoyo financiero del Ministerio de Educación e Investigación de Alemania y, en el lado brasileño, de la Agencia Federal para la Educación Terciaria CAPES, el Consejo Nacional de Investigación CNPq y la organización de investigación FAPESP.

Publicación:

Zsögön A. et al. (2018): Domesticación de novo de tomate silvestre mediante la edición del genoma. Nature Biotechnology Advance Online Publication; DOI: 10.1038 / nbt.4272

Traducción: Cecilia González P.

Publicado: 11 de octubre de 2018

Fuente: University of Muenster

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