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Herramienta de ingeniería genética que genera arroz morado rico en antioxidantes

Herramienta de ingeniería genética que genera arroz morado rico en antioxidantes
Una fotografía de arroz con endospermo morado. Crédito: Qinlong Zhu de la Universidad Agrícola del Sur de China

Investigadores en China han desarrollado un enfoque de ingeniería genética capaz de entregar muchos genes a la vez y lo han usado para hacer que el endospermo del arroz………


por Cell Press


Investigadores en China han desarrollado un enfoque de ingeniería genética capaz de entregar muchos genes a la vez y lo han usado para hacer que el endospermo del arroz —el tejido de la semilla que proporciona nutrientes al embrión de la planta en desarrollo— produzca altos niveles de pigmentos estimulantes de antioxidantes llamados antocianinas. 

El arroz con endospermo púrpura resultante tiene el potencial de disminuir el riesgo de ciertos cánceres, enfermedades cardiovasculares, diabetes y otros trastornos crónicos. El trabajo aparece el 27 de junio en la revista Molecular Plant .

«Hemos desarrollado un sistema de apilamiento de transgenes altamente eficiente y fácil de usar llamado TransGene Stacking II que permite el ensamblaje de una gran cantidad de genes en vectores individuales para la transformación de plantas», dice el autor principal del estudio, Yao-Guang Liu, del sur de China. Universidad Agrícola. «Prevemos que este sistema de vectores tendrá muchas aplicaciones potenciales en esta era de biología sintética e ingeniería metabólica».

Hasta la fecha, se han utilizado enfoques de ingeniería genética para desarrollar arroz enriquecido en betacaroteno y folato, pero no antocianinas. Aunque estos compuestos que promueven la salud son naturalmente abundantes en algunas variedades de arroz rojo y negro, están ausentes en los granos de arroz pulidos porque se han eliminado la cáscara, el salvado y el germen, dejando solo el endospermo.

Los intentos anteriores de modificar la producción de antocianinas en el arroz han fracasado porque la vía de biosíntesis subyacente es muy compleja y ha sido difícil transferir de manera eficiente muchos genes a las plantas.

Para abordar este desafío, Liu y sus colegas primero se propusieron identificar los genes necesarios para diseñar la producción de antocianinas en el endospermo del arroz. Para ello, analizaron secuencias de genes de la vía de las antocianinas en diferentes variedades de arroz y señalaron los genes defectuosos en las subespecies japónica e indica que no producen antocianinas.

Sobre la base de este análisis, desarrollaron una estrategia de apilamiento de transgenes para expresar ocho genes de la vía de las antocianinas específicamente en el endospermo de las variedades de arroz japónica e indica. El arroz con endospermo púrpura resultante tenía altos niveles de antocianina y actividad antioxidante en el endospermo. «Esta es la primera demostración de la ingeniería de una vía metabólica tan compleja en las plantas», dice Liu.

En el futuro, este sistema de vectores de apilamiento de transgenes podría utilizarse para desarrollar biorreactores de plantas para la producción de muchos otros nutrientes e ingredientes medicinales importantes. Por su parte, los investigadores planean evaluar la seguridad del arroz con endospermo morado como alimento biofortificado y también intentarán diseñar la biosíntesis de antocianinas en otros cultivos para producir más cereales con endospermo morado.

“Nuestra investigación proporciona un sistema de vectores de alta eficiencia para apilar múltiples genes para la biología sintética y lo hace potencialmente factible para diseñar vías de biosíntesis complejas en el endospermo del arroz y otras plantas de cultivo como el maíz, el trigo y la cebada”, dice Liu.


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