La investigación fundamental utilizando CRISPR ofrece oportunidades para el desarrollo de nuevas variedades de arroz pigmentado con el buen rendimiento de arroces blancos de uso comercial. Desde la Universidad de Ciencia y Tecnología del Rey Abdullah (KAUST), esta mejora puede fomentar un arroz más saludable (con pigmentos beneficiosos y mayor contenido de minerales) para abordar la desnutrición.
KAUST.- Se sabe que el arroz pigmentado es mucho más nutritivo que el arroz blanco y podría ser un recurso importante para mejorar la salud humana y combatir la desnutrición. Sin embargo, se necesitan características agronómicas y de rendimiento mejoradas para que estas variedades, que incluyen la negra, la café y la roja, sean ampliamente aceptadas por los agricultores.
Un equipo internacional dirigido por Magdy Mahfouz y Khalid Sedeek de la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) ha demostrado que las características agronómicas deseables de longitud de tallo más corta y madurez temprana se pueden introducir en el arroz negro.
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Sedeek, postdoctorado en el laboratorio de Mahfouz, dice que el primer paso para realizar estas mejoras ha sido recopilar información genómica integral.
“Aunque se han ensamblado los genomas de varias variedades de arroz japonica e indica, las secuencias completas del genoma solo están disponibles para unas pocas variedades pigmentadas”, dice.
Los investigadores seleccionaron tres variedades de arroz negro y dos rojas para la secuenciación del genoma completo. Para detectar una mayor variación genética, secuenciaron 46 variedades adicionales.
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“El siguiente paso fue analizar la composición de estas variedades para identificar aquellas con nutrición superior como candidatas a mejorar”, dice Sedeek. Para hacer esto, los investigadores seleccionaron 63 variedades de arroz negro, rojo e integral, y el arroz negro mostró el mejor contenido de nutrientes en una amplia gama de compuestos, incluidos carbohidratos, aminoácidos, metabolitos secundarios, lípidos, péptidos y vitaminas.
Diagrama esquemático que describe el procedimiento experimental seguido por el equipo. © 2023 KAUST; Khalid Sediek.
El arroz pigmentado (especialmente el arroz negro) también es rico en microelementos esenciales, como hierro, zinc, cobre, manganeso y selenio. En particular, el arroz negro indonesio Cempo Ireng (el arroz más rico en hierro y el genotipo de arroz negro más rico en zinc) podría aportar los requerimientos diarios de estos elementos esenciales.
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Los investigadores utilizaron estos perfiles de nutrientes y de iones metálicos para identificar varias variedades ricas en nutrientes con niveles más altos de antioxidantes y otros compuestos y elementos beneficiosos, que podrían ser variedades susceptibles de mejora.
Uno de ellos fue Cempo Ireng. Sin embargo, a pesar de su resistencia a plagas y enfermedades, los agricultores son reacios a cultivar Cempo Ireng debido a su tallo largo y su ciclo de vida de cinco meses. Sedeek estableció un sistema de regeneración y transformación en Cempo Ireng y luego usó CRISPR/Cas 9 para eliminar tres represores del tiempo de floración, lo que dio como resultado una variedad de maduración más temprana y corta.
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Las características agronómicas mejoradas en las variedades de arroz pigmentado tienen el potencial de hacerlas más adecuadas para el cultivo y la incorporación a la cadena alimentaria. Sin embargo, señala Mahfouz, se necesita más trabajo para determinar si estos rasgos modificados pueden coexistir con otros rasgos importantes, como el rendimiento, en el arroz pigmentado.
“Sin embargo”, dice, “esta investigación proporciona recursos importantes para que los genetistas y mejoradores de cultivos continúen mejorando el arroz pigmentado y aprovechen sus beneficios potenciales para la salud humana”.
Mahfouz y su equipo ahora planean mejorar una variedad local de arroz rojo conocida como arroz Hassawi. Esta variedad de arroz en particular, originaria de Arabia Saudita, tiene una enorme importancia cultural y económica en la región. Al utilizar la tecnología CRISPR, el grupo tiene como objetivo mejorar la productividad y otras características clave del arroz Hassawi para satisfacer las demandas únicas del mercado saudita local.
