Desarrollan tomates que florecen y maduran 2 semanas antes

Utilizando un metodo genetico simple y poderoso para modificar genes propios de dos variedades populares de plantas de tomate, un equipo del Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) de Estados Unidos ha ideado un metodo rapido para hacer florecer y producir frutos maduros 2 semanas mas rapido que los criadores comerciales Son actualmente capaces de hacer.

Esto significa mas plantaciones por temporada de crecimiento y por lo tanto un mayor rendimiento. En este caso, tambien significa que la planta puede crecer en latitudes mas al norte de lo que es posible actualmente, un atributo importante a medida que el clima del planeta se calienta.

“Nuestro trabajo es una demostracion convincente del poder de la edicion genica (tecnologia CRISPR) para mejorar rapidamente los rasgos de rendimiento en el mejoramiento de cultivos”, dice el profesor asociado del CSHL Zachary Lippman, que dirigio la investigacion. Las aplicaciones pueden ir mucho mas alla de la familia de los tomates, afirma, ya que puede incluir muchos cultivos alimentarios importantes como el maiz, la soja y el trigo de los que depende mucho la poblacion global.

Lippman aclara que la tecnica que su equipo publico ayer lunes en Nature Genetics es mas que simplemente aumentar el rendimiento. “Realmente se trata de crear un conjunto de herramientas geneticas que permita a los agricultores y mejoradores en una sola generacion ajustar el momento de la produccion de flores y por ende el rendimiento, para ayudar a adaptar nuestras mejores variedades en partes del mundo donde actualmente no prosperan”.

En el centro del metodo se encuentran los conocimientos obtenidos por Lippman y sus colegas, entre ellos los cientificos de plantas del Instituto Boyce Thompson en Ithaca, Nueva York, y en Francia, dirigidos por el Dr. Jose Jimenez-Gomez, sobre la evolucion del proceso de floracion en muchos cultivos y sus parientes silvestres, ya que se refiere a la duracion del periodo de luz en un dia. La investigacion genetica revelo por que la planta cultivada de tomate de hoy en dia no es muy sensible a esta variable en comparacion con los parientes silvestres de America del Sur. De alguna manera, no importa mucho a las plantas domesticadas si tienen 12 horas de luz diurna o 16 horas; florecen virtualmente en el mismo punto despues de plantarse.

Un sistema hormonal bien conocido regula el tiempo de floracion, y por lo tanto, el momento en que la planta generara su primera fruta madura. La hormona florigen y una hormona “anti-florigen” que la contrarresta llamada SP (para SELF PRUNING) actuan juntas, de manera “yin-yang”, para, respectivamente, promover o retrasar la floracion. En una fase de la investigacion recientemente reportada, los investigadores estudiaron una especie de tomate silvestre nativa de las Islas Galapagos, con dias y noches cerca de 12 horas durante todo el año. Querian saber por que cuando se cultivaban en latitudes septentrionales con dias de verano muy largos, esta planta florecia muy tarde en la estacion y producia pocas frutas.

El tomate ecuatorial silvestre, segun ellos, era extremadamente sensible a la duracion del dia. Cuanto mas largo es el dia, mas largo es el tiempo hasta la floracion, mientras que “cuando se tiene un periodo de luz mas corto, como en el habitat nativo de la planta, florecen mas rapido”, dice Lippman. Esto sugiere que hubo un cambio genetico en las plantas de tomate que ocurrio en algun momento antes o durante la domesticacion de tomates silvestres. Lippman sospecha que estos cambios probablemente ya habian ocurrido cuando el conquistador español Cortez trajo los tomates a Europa desde Mexico a principios del siglo XVI, comenzando la era de la adopcion generalizada de la planta en las latitudes medias del norte.

Lippman y sus colegas rastrearon la perdida de sensibilidad de longitud de dia en tomates domesticados a mutaciones en un gen llamado SP5G (SELF PRUNING 5G). Es un miembro de la misma familia de genes florigen y anti-florigen que ya eran conocidos por regular el tiempo de floracion en el tomate.

Lippman y sus colegas observaron un fuerte aumento en la expresion y actividad de la hormona anti-florigen codificada por el gen SP5G, causando que la floracion ocurriera mucho mas tarde en el cultivo de la planta de tomate silvestre de Galapagos en invernaderos y campos. En contraste, en plantas de tomate domesticadas, ese aumento de anti-florigen es mucho mas debil.

Las principal innovacion del equipo (generando variedades de tomates cereza y roma que florecen mucho antes que las variedades domesticadas en las que se basan) se deriva de la observacion de que aunque las plantas domesticadas son notablemente insensibles a la longitud del dia, “hubo alguna expresion residual del gen anti-florigen SP5G”, dijo Lippman.

Esto llevo al equipo a utilizar la herramienta de edicion de genes CRISPR para inducir pequeñas mutaciones en el gen SP5G. El objetivo era inactivar completamente el gen de tal manera que no generara ninguna proteına anti-florigen en absoluto.

Cuando esta version ajustada del gen SP5G fue introducida a las variedades populares de tomare roma y  cherry, las plantas florecieron antes, y asi hicieron frutos que maduraron antes. La modificacion de otro gen anti-florigen que hace que las plantas de tomate crezcan de forma densa y compacta en tipo matorral, hizo que las variedades de floracion temprana fueran aun mas compactas y de rendimiento temprano, rasgo que el equipo llama “doble determinante”.

“Lo que hemos demostrado aqui es el mejoramiento rapido”, dice Lippman. “Ahora tenemos una estrategia sencilla para eliminar por completo la sensibilidad a la luz del dia en plantas endemicas e hibridas de elite que ya estan siendo cultivadas. Esto podria permitir a los cultivadores ampliar su gama geografica de cultivo, simplemente usando CRISPR para adaptar rapidamente el tomate y otros cultivos a latitudes mas septentrionales, donde los veranos tienen dias muy largos y estaciones de crecimiento muy cortas”.

Estudio: http://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/full/ng.3733.html

universidadagricola.com

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