Un grupo de investigación ha desarrollado un método innovador para la biofortificación de hojas y otros tejidos vegetales verdes, aumentando su contenido en sustancias saludables como el betacaroteno, principal precursor de la vitamina A en la dieta humana.
por la Universidad Politécnica de Valencia
El trabajo demuestra que mediante técnicas biotecnológicas y tratamientos con alta intensidad lumínica se pueden multiplicar hasta 30 veces los niveles de betacaroteno en las hojas creando nuevos lugares donde almacenarlo sin afectar procesos vitales como la fotosíntesis. Los resultados se publican en Plant Journal .
El betacaroteno es uno de los principales carotenoides, pigmentos que se encuentran de forma natural en las plantas y otros organismos fotosintéticos y que benefician la salud, con propiedades antioxidantes, inmunoestimulantes y potenciadoras de la cognición.
En concreto, el betacaroteno es el principal precursor de los retinoides, compuestos químicos con funciones corporales esenciales (visión, proliferación y diferenciación celular, sistema inmunitario), incluida la vitamina A.
Utilizando plantas de tabaco (Nicotiana benthamiana) como modelo de laboratorio y lechuga (Lactuca sativa) como modelo de cultivo, el equipo liderado por Manuel Rodríguez Concepción, investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el Instituto de Investigación en Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), ha conseguido aumentar el contenido de betacaroteno en las hojas sin afectar negativamente a otros procesos vitales como la fotosíntesis.
“Las hojas necesitan carotenoides como el betacaroteno en los complejos fotosintéticos de los cloroplastos para su correcto funcionamiento”, explica el investigador del CSIC.
«Cuando se produce demasiado o demasiado poco betacaroteno en los cloroplastos, estos dejan de funcionar y las hojas acaban muriendo. Nuestro trabajo ha conseguido producir y acumular betacaroteno en compartimentos celulares en los que normalmente no se encuentra combinando técnicas biotecnológicas y tratamientos con alta intensidad lumínica», afirma.
Mayor acumulación y bioaccesibilidad
Los resultados del estudio demuestran que es posible multiplicar los niveles de betacaroteno en las hojas creando nuevos lugares para almacenarlos fuera de los complejos fotosintéticos. Por un lado, han conseguido almacenar altos niveles de betacaroteno en plastoglóbulos, y en el interior de los cloroplastos están presentes de forma natural vesículas de almacenamiento de grasa. Estas vesículas no participan en la fotosíntesis y no suelen acumular carotenoides.
“Estimular la formación y el desarrollo de plastoglóbulos con técnicas moleculares y tratamientos de luz intensa no sólo aumenta la acumulación de betacaroteno sino también su bioaccesibilidad, es decir, la facilidad con la que puede extraerse de la matriz alimentaria para ser absorbido por nuestro sistema digestivo”, afirma Luca Morelli, primer autor del estudio.
Biofortificación de vegetales
El estudio demuestra también que la síntesis de betacaroteno en plastoglóbulos se puede combinar con su producción fuera de los cloroplastos mediante aproximaciones biotecnológicas. En este caso, según explica el coautor Pablo Pérez Colao, «el betacaroteno se acumula en vesículas similares a los plastoglóbulos pero localizadas en el citosol, la sustancia acuosa que rodea los orgánulos y el núcleo de las células».
La combinación de ambas estrategias logró aumentar hasta 30 veces los niveles de betacaroteno accesible en comparación con las hojas no tratadas. La acumulación masiva de betacaroteno también le dio a las hojas de lechuga un color dorado característico.
Según los investigadores, el descubrimiento de que el betacaroteno puede producirse y almacenarse en niveles muy elevados y de forma más bioaccesible fuera de los lugares donde habitualmente se encuentra en las hojas «supone un avance muy significativo para mejorar la nutrición mediante la biofortificación de verduras como la lechuga, la acelga o las espinacas sin renunciar a su aroma y sabor característicos».
Más información: Luca Morelli et al, Aumento del contenido de provitamina A y la bioaccesibilidad en las hojas mediante la combinación de vías de biosíntesis y almacenamiento diseñadas con tratamientos de alta luminosidad, The Plant Journal (2024). DOI: 10.1111/tpj.16964
