Unas variedades de tomate mejores con un ablandamiento más tardío
El tomate, «Solanum lycopersicum L.», es una de las especies más cultivadas del mundo y un modelo ampliamente estudiado de fruto carnoso. Constituye una excelente fuente de antioxidantes, como vitamina C, flavonoides, betacarotenos y lipocenos. Sin embargo, aproximadamente entre un 25 y un 42 % del rendimiento se pierde tras la cosecha debido a un ablandamiento prematuro y al ataque de fitopatógenos como el hongo «Colletotrichum coccodes». «Las estrategias para aumentar la vida útil de frutos carnosos (como el tomate) constituyen un gran desafío para los programas de mejora genética de la fruta. El refuerzo de la integridad de las paredes celulares y las propiedades mecánicas es la primera línea de defensa contra el ablandamiento de los frutos», observa Yoselin Benitez-Alfonso, responsable del proyecto financiado con fondos europeos CallMechanics. Candelas Paniagua-Correa, beneficiaria de una beca de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, ha analizado un grupo de enzimas que deterioran las paredes celulares, conocidas como 1,3-beta-glucanasas, que podrían permitir mejorar la fruta. El objetivo era, en primer lugar, identificar las enzimas que modifican las paredes celulares durante la maduración del tomate y, en segundo, estudiar cómo afectan a características de los frutos tales como la firmeza y la turgencia celular, tras modificar su expresión con métodos genéticos. CallMechanics duró tan solo seis meses a causa de la pandemia de la COVID-19 y de las restricciones que limitaron el acceso a los laboratorios. No obstante, logró avanzar considerablemente en relación con el primer objetivo.
Dilucidar la función de las enzimas que deterioran la calosa
«Las 1,3-beta-glucanasas deterioran la calosa, que es un 1,3-beta-glucano (un polisacárido de las paredes celulares vegetales) que inhibe la propagación e invasión de patógenos, y controla el transporte intercelular de las señales y de otras moléculas a través de unos canales de las paredes celulares denominados plasmodesmos», explica Paniagua-Correa. Al realizar un análisis filogenético, Paniagua-Correa identificó cincuenta posibles 1,3-beta-glucanasas de tomate distribuidas en tres clados con un ancestro en común (α, β e γ), de acuerdo con las similitudes en la alineación de sus secuencias. El análisis de los datos de micromatriz indicó diferentes patrones de expresión en las diversas fases de los frutos: la expresión de un subconjunto de enzimas del grupo α disminuyó durante la fase de maduración, mientras que dos enzimas de los grupos β e γ mostraron una expresión mayor en la transición del blanco al rojo. Las pruebas de reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa en tiempo real confirmaron los patrones de expresión diferencial de las 1,3-beta-glucanasas y sugirieron que estas divergencias evolutivas podrían estar correlacionadas con diferencias en su función y ubicación previstas. Estas diferencias resultan relevantes a la hora de seleccionar objetivos para mejorar la vida útil de la fruta. Los resultados del estudio están publicados aquí.
Un nuevo rumbo de investigación sobre el rendimiento de los tomates
Los avances de CallMechanics en materia de fitofisiología y agricultura se basaron extensamente en la combinación de diversas especializaciones, como la biotecnología, la bioquímica, la biología molecular, la genética y la biofísica, empleando los instrumentos más avanzados existentes. «Al modificar las concentraciones de calosa en la planta, queríamos optimizar no solo la firmeza de los tomates, sino también otras características relacionadas con el ablandamiento de los frutos, como la permeabilidad de las paredes celulares y la susceptibilidad a patógenos», destaca Benitez-Alfonso. «Nuestro método podría influir considerablemente en la vida útil de los frutos». A todo esto, Benitez-Alfonso añade: «Las paredes celulares se consideran un objetivo esencial para mejorar la fruta. Estudios recientes han empleado una herramienta de edición genómica (CRISRP/Cas9) para propiciar la mutagénesis de otra enzima que deteriora las paredes celulares, la poligalacturonasa, al afectar al componente péctico en el tomate y, así, retrasar el ablandamiento de la fruta. Por lo que sabemos, nuestro proyecto fue el primero en centrarse en la calosa. Teniendo en cuenta las diferentes funciones que desempeña la calosa en el desarrollo de las plantas, nuestro método de edición genómica podría permitir no solo retrasar el ablandamiento, sino también mejorar otros parámetros importantes como el crecimiento, el tamaño, el sabor y la resistencia a las enfermedades de la fruta».
Palabras clave
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