Los cultivos como el trigo y el maíz han sufrido un proceso de reproducción que dura miles de años, en el curso de los cuales la humanidad ha modificado gradualmente las propiedades de las plantas silvestres en variantes altamente cultivadas. Un motivo fue mayor rendimiento.
Universidad de Münster.
Un efecto secundario de esta reproducción ha sido una reducción en la diversidad genética y la pérdida de propiedades útiles. Esto se demuestra por una mayor susceptibilidad a las enfermedades, falta de sabor o 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, introdujeron una variedad de características del cultivo sin perder las valiosas propiedades genéticas de la planta silvestre.Biotecnología de la naturaleza .
«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 (Alemania), cuyo equipo está involucrado en el estudio. «Al hacerlo, podemos utilizar todo el conocimiento sobre genética vegetal 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 unos tres años trabajando en sus estudios.
Como las especies de plantas progenitoras, los investigadores eligieron Solanum pimpinellifolium, un pariente del tomate silvestre de América del Sur, y el progenitor del tomate cultivado moderno. Los frutos de las plantas silvestres son solo del tamaño de 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 cría. Además, la fruta silvestre contiene más licopeno. Este llamado eliminador de radicales se considera un valioso antioxidante.
Los investigadores modificaron la planta silvestre utilizando CRISPR-Cas9 múltiplex de tal manera que las plantas descendientes presentaban pequeñas modificaciones genéticas en seis genes. Estos genes decisivos se consideran la clave genética de las características del tomate domesticado. Específicamente, los investigadores produjeron las siguientes modificaciones al genoma del tomate silvestre: la fruta modificada es tres veces más grande que el tomate silvestre, que corresponde al tamaño de un tomate cherry. Las plantas producen 10 veces la cantidad 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. Por lo tanto, 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 ahora, agrega, los criadores han intentado en vano aumentar el contenido de licopeno en los 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 resiliencia, y solo podríamos recuperarlas. un proceso laborioso, de décadas de retrocruzamiento 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 a través de los procesos de reproducción tradicionales. En muchos aspectos, la domesticación es como una. En la calle. Con la ayuda de la edición moderna del genoma, podemos usar las ventajas de la planta silvestre y resolver este problema de reproducción. En resumen, la ‘domesticación de novo’ molecular ofrece un enorme potencial, también para producir nuevas propiedades deseables «.
Además, agrega la profesora Kudla, ahora será posible tomar plantas sanas que hasta el momento no han sido utilizadas por los humanos, y mediante un aumento específico en el tamaño de sus frutos o al mejorar otras características de domesticación, transformarlos en Cosechas totalmente nuevas.
Los investigadores utilizaron el método CRISPR-Cas9 para identificar y desactivar 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 progenitoras maduras adecuadas. Los investigadores examinaron la descendencia de estas plantas parentales en busca de sus características externas visibles y analizaron sus propiedades.
Más información: Agustin Zsögön et al, Domesticación de novo de tomate silvestre mediante edición de genoma, Nature Biotechnology (2018). DOI: 10.1038 / nbt.4272
Referencia del diario: Nature Biotechnology.
Proporcionado por: Universidad de Münster
Información de: phys.org
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