El color y la resistencia de los tomates silvestres, resucitados con CRISPR-Cas9

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Cada año en el mundo se consumen alrededor de cien millones de toneladas de tomates. El tomate que se cultiva actualmente Solanum lycopersicum deriva del ancestro silvestre, Solanum pimpinellifolium. En el proceso de selección, los tomates adquirien muchas propiedades útiles, pero al mismo tiempo pierden la diversidad genética, que hizo a sus ancestros silvestres resistentes a las condiciones adversas.

Ahora, ingenieros genéticos de la Universidad Federal de Visoza (Brasil) modificaron el ADN de un ancestro silvestre del tomate y obtuvieron plantas con valiosas propiedades comerciales similares a las variedades modernas. Por ejemplo, en comparación con el modelo del tomate cherry Micro-Tom, el contenido de licopeno en los tomates "recién domesticados" creció en un 500%. El trabajo fue publicado en Nature Biotechnology.

Los bioingenieros señalan que el diseño direccionado de las propiedades deseadas en base al tomate silvestre ayudará a obtener variedades que se diferenciarán tanto en el tamaño como en las propiedades nutricionales de la fruta. Habían identificado previamente al menos seis loci genéticos (posiciones fijas en un cromosoma, que determinan el lugar de un marcador genético) en cultivos de tomates, cuya inactivación como resultado de mutaciones aleatorias contribuyó a la importancia agrícola de este cultivo.

De este modo, demostraron que SELF-PRUNING (SP) es responsable del crecimiento de la planta, los loci OVATE (O), FASCIATED (FAS) y FRUIT WEIGHT 2.2 (FW2.2) son responsables de la forma redonda y el tamaño de la fruta. MULTIFLORA (MULT) es responsable de la cantidad de frutos;  y por el contenido de licopeno en los tomates, que también determina su valor nutricional, responde el locus LYCOPENE BETA CYCLASE (CycB). El licopeno -un pigmento carotenoide rojo que da color los tomates- tiene un efecto antioxidante, se utiliza como un aditivo biológico para los alimentos.

Para obtener cultrivos de los tomates silvestres, los investigadores con ayuda del sistema CRISPR-Cas9 "rompieron" los loci en tres etapas. 


Propiedades de los tomates "editados" en comparación con el ancestro silvestre (WT). /Agustin Zsögön et al / Nature Biotechnology 2018

   
 
Propiedades de los tomates "editados" en comparación con el ancestro silvestre (WT). /Agustin Zsögön et al / Nature Biotechnology 2018

   
 
Propiedades de los tomates "editados" en comparación con el ancestro silvestre (WT). /Agustin Zsögön et al / Nature Biotechnology 2018

En la primera ronda, los investigadores lograron desactivar los loci SP y OVATE, y obtuvieron plantas bajas con frutos ovalados. Las frutas ovaladas son más valoradas por los productores que las redondas, ya que son más fuertes y no se agrietan, y de las plantas bajas es más fácil cosechar. En la segunda ronda introdujeron mutaciones que desactiva el locus MULT, lo que llevó a un aumento significativo en el número de flores en el brote. Una disminución en la expresión del locus FAS mediante la introducción de una mutación en el gen CLV3 condujo a un aumento en el tamaño de la fruta en un 200%.

En la tercera etapa, los científicos descompusieron el gen CycB lo que duplicó la cantidad de licopeno. El contenido de esta sustancia en la fruta obtenida excedió la concentración en las frutas de la variedad comercial del  tomate cherry Micro-Tom en un 500%. De este modo, los autores demostraron una vez más que la ingeniería direccionada utilizando CRISPR-Cas9, en contraste con la selección natural, nos permite obtener rápidamente las cualidades deseadas de las plantas.

María Cervantes
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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