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Las técnicas biotecnológicas de fitomejoramiento aumentan la modificación del color en plantas ornamentales

Mediante la utilización de técnicas biotecnológicas clásicas y de vanguardia, FLOWERPOWER aprovechó los pigmentos basados en flavonoides para ejercer un mayor control sobre la coloración de las plantas ornamentales e inspirar a la nueva generación de horticultores.

Sociedad

Los flavonoides son compuestos orgánicos de origen vegetal que realizan una serie de importantes funciones fisiológicas relacionadas con la supervivencia y el éxito reproductivo. Son los pigmentos vegetales más importantes en la producción de los colores diseñados para atraer a los polinizadores. El color de las plantas también es importante para los horticultores, puesto que influye en las decisiones de compra de los consumidores. Los colores vivos son fundamentales en las plantas ornamentales, mientras que la piel roja y el color de la pulpa de los frutales se contemplan cada vez más como indicadores de propiedades saludables. El proyecto FLOWERPOWER, con el apoyo del programa de Acciones Marie Skłodowska-Curie, se propuso comprender mejor los flavonoides y su papel en la pigmentación para ampliar las opciones de cultivo a más variedades cromáticas. La investigación, inspirada por la reciente detección de nuevos flavonoides en la flor de Pascua, adoptó técnicas de fitomejoramiento basadas en genética, bioquímica vegetal, biología molecular vegetal, análisis y bioinformática. «El cierre de brechas de conocimiento importantes en la síntesis de flavonoides tiene potencial para contribuir a futuros métodos biotecnológicos en fitogenética», comenta Heidi Halbwirth, coordinadora de FLOWERPOWER, de la Universidad Técnica de Viena (TU Wien), Austria. El proyecto ha generado una solicitud de patente conseguida y dos plantas prototipo con nueva actividad enzimática o coloración. Los hallazgos también han dado lugar a ocho artículos en revistas revisadas por pares y se han puesto a disposición del público 165 transcriptomas con fines de investigación.

La vía de los flavonoides

Para el equipo responsable de FLOWERPOWER, la existencia de hojas blancas en la flor de Pascua, conocidas como brácteas, era científicamente desconcertante. «El hecho de que no pudiera explicarse simplemente por la ausencia de uno de los genes estructurales indicaba un problema científico general. Comprenderlo podría ayudar a los cultivadores a acelerar el proceso de cultivo», añade Halbwirth. Para estudiar la vía de los flavonoides en la formación de pigmentos de la flor de Pascua, se analizaron en detalle los perfiles químicos de las brácteas rojas y blancas de la flor de Pascua mediante varios métodos analíticos. Estos métodos fueron: cromatografía líquida de alta resolución; metabolómica basada en la resonancia magnética nuclear protónica; y cromatografía líquida–espectrometría de masas. Se aislaron genes específicos de 38 muestras de flor de Pascua y se desvelaron las instrucciones bioquímicas de la inusual coloración naranja-rojo mediante análisis de secuenciación de ARN. Al caracterizar cómo se regulan las vías implicadas en la transición de hojas verdes a estas brácteas coloreadas, se desvelaron las instrucciones de distintas coloraciones. «Esto nos ayudó finalmente a explicar la “paradoja de la flor de Pascua blanca”, es decir, cómo pueden existir las variedades blancas cuando la expresión genética y la actividad enzimática implicadas en la formación de pigmentos rojos sugieren que la coloración roja de las brácteas debería ser la predeterminada», explica Halbwirth.

Para una nueva generación de cultivadores

El equipo logró, mediante edición genómica CRISP/Cas9, las primeras flores de Pascua genéticamente editadas con el inusual y cada vez más popular color naranja. Estos prototipos naranja-rojos se utilizarán en programas de fitomejoramiento posteriores. También utilizaron un método transgénico para desarrollar técnicas de cultivo de la flor de Pascua azul, popular entre los cultivadores comerciales. Además, con los nuevos métodos de fitomejoramiento, se identificó un nuevo gen implicado en la formación de flavonoles amarillos, lo que pone de relieve la importancia de los genes para el establecimiento de los pigmentos responsables de la coloración amarilla. «Nuestros métodos biotecnológicos de investigación fitogenética fomentarán la innovación, lo cual ofrece alternativas emocionantes más allá de los productos estrella tradicionales y beneficia a los consumidores y a la horticultura en general», señala Halbwirth.

Palabras clave

FLOWERPOWER, cultivo, horticultura, hojas, flores de Pascua, biotecnología, genes, coloración, pigmentos, flavonoides, plantas, CRISPR/Cas9

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