La mayoría de nosotros estamos familiarizados con los «dientes de espinaca», la sensación en la boca inofensiva pero arenosa y calcárea causada por el vegetal.
por el Instituto Boyce Thompson
Un equipo de investigadores del Instituto Boyce Thompson (BTI) y seis universidades chinas ha identificado genes en la espinaca que regulan su concentración de oxalato, que es responsable de los «dientes de espinaca», así como genes que ayudan a la planta a combatir el mildiú velloso, un importante enfermedad de los cultivos comerciales.
Los hallazgos, descritos en un artículo publicado el 13 de diciembre en Nature Communications , podrían permitir a los criadores producir variedades de espinacas resistentes a las enfermedades y más atractivas para el consumidor.
«Creo que más consumidores estarían dispuestos a comprar espinacas que tienen menos oxalato», dijo Zhangjun Fei, miembro de la facultad de BTI, quien codirigió el estudio y es coautor del artículo. «El oxalato en la dieta puede interferir con la absorción de minerales y puede provocar cálculos renales, y menos oxalato también haría que las espinacas fueran más apetecibles para un mercado más amplio».
La investigación incluyó colaboradores de BTI, Cornell, el Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA), la Universidad Normal de Shanghai, la Universidad de Zhejiang, la Universidad A&F de Zhejiang, la Universidad de Qinghai, la Universidad Agrícola de Qingdao y la Universidad Normal de Harbin.
El estudio comparó los genomas de la espinaca cultivada ( Spinacia oleracea ) y dos de sus parientes silvestres ( S. turkestanica y S. tetranda ) para identificar genes vinculados a rasgos de interés para los fitomejoradores, agricultores y consumidores.
«Nuestros resultados brindan valiosos recursos para la comunidad de espinacas, especialmente para aquellos que trabajan para aumentar la resistencia al mildiú velloso, mejorar la textura de las hojas y reducir el contenido de oxalato», dijo el coautor correspondiente Chen Jiao, ex investigador postdoctoral en el grupo de Fei que ahora es profesor en la Facultad de Agricultura y Biotecnología de la Universidad de Zhejiang.
Mejorando el borrador
En 2017, el laboratorio de Fei reportó un borrador de genoma de espinaca, cuya calidad no era alta debido a limitaciones técnicas en el proceso de ensamblaje. El nuevo estudio utilizó la variedad de espinaca cultivada Monoe-Viroflay, que es altamente endogámica, combinada con tecnologías avanzadas de secuenciación y ensamblaje, lo que hace que el ensamblaje de su genoma sea mucho más fácil y de mayor calidad que las variedades utilizadas en el estudio anterior.
El equipo también secuenció los genomas de 295 variedades cultivadas de S. oleracea y 10 accesiones de los dos parientes silvestres. A continuación, realizaron análisis genómicos comparativos y estudios de asociación del genoma completo (GWAS) para investigar la historia evolutiva de la planta y buscar genes asociados con rasgos específicos.
La mayoría de las diferencias genéticas entre las espinacas silvestres y las cultivadas resultan de la adaptación de la planta a nuevos ambientes a medida que se extendía desde sus orígenes en Persia (actualmente Irán) a través de Asia y Europa, con otras variaciones que reflejan las preferencias locales por características tales como plana o plana. hojas arrugadas.
«Creo que nuestro hallazgo más interesante es que la diversidad genética entre las espinacas asiáticas y europeas es mayor que entre las espinacas cultivadas y las silvestres, lo que no es muy común en otros cultivos», dijo Jiao. «Esto aumenta nuestro conocimiento de cómo la selección humana diversifica las plantas de cultivo».
El GWAS confirmó el papel conocido de la familia de genes NBR-LRR en la resistencia al mildiú velloso de las espinacas. También identificó otras ubicaciones en el genoma con funciones menores pero aún importantes en la resistencia, como una región promotora en WSD6 , que codifica una enzima que puede reforzar la barrera física de las espinacas ante la invasión de patógenos.
«Como la mayoría de las plantas, la resistencia a las enfermedades en las espinacas está controlada por una red de regiones genéticas», dijo Fei, quien también es profesor adjunto en la Escuela de Ciencias Vegetales Integrativas de la Universidad de Cornell. «Si puede ‘apilar’ variantes genéticas resistentes a enfermedades en una variedad, obtendrá una mejor resistencia que con una sola variante genética».
Abajo con los oxalatos
El equipo también encontró dos genes que codifican transportadores de metales e iones metálicos que pueden regular los oxalatos en las espinacas. Aunque se necesita más investigación para comprender su función completa, la modulación de estos genes para reducir los oxalatos podría ayudar a impulsar el mercado con cultivares que son mejores para la salud humana y atraen a los consumidores a quienes no les gusta la verdura debido a los «dientes de espinaca».
Sin embargo, los oxalatos probablemente juegan un papel importante en la supervivencia de las espinacas, como protegerse de plagas y patógenos, especuló Fei. Si es así, reducir los oxalatos también requeriría identificar y modificar otros genes para mantener los mecanismos de protección de la planta.
«Las plantas generalmente dependen de redes de factores genéticos para defenderse; eliminar uno significa encontrar el equilibrio correcto entre los demás», dijo Fei.
