Los tomates son un alimento básico en las dietas de todo el mundo y una parte esencial de la agricultura sostenible. Ahora, los científicos del Instituto Boyce Thompson (BTI) han informado sobre una mutación del tomate conocida desde hace mucho tiempo, desbloqueando el potencial para mejorar la calidad de la fruta y la resistencia al estrés.
por el Instituto Boyce Thompson
«Lo que comenzó como curiosidad sobre un mutante intrigante se ha convertido en un descubrimiento potencialmente transformador para la agricultura sostenible», dijo la investigadora principal Carmen Catalá, profesora asistente adjunta en BTI e investigadora asociada principal en la Escuela de Ciencias de las Plantas Integrativas de Cornell.
La investigación, publicada en Journal of Experimental Botany , se centró en descifrar el misterio de un tomate mutante llamado «adpressa», descubierto por primera vez en la década de 1950. El mutante atrajo la atención debido a una característica inusual: las plantas adpressa no pueden sentir la gravedad. Estas plantas a menudo crecen cerca del suelo en lugar de hacia el cielo; por lo tanto, su nombre transmite la costumbre de estar planos (adheridos) contra el suelo.
El equipo dirigido por Catalá, incluidos los investigadores postdoctorales de BTI Philippe Nicolas y Richard Pattison, comenzó por descubrir el cambio genético preciso que causa este efecto fascinante. Descubrieron que la mutación bloquea la síntesis de almidón, que es una forma de almacenamiento de azúcar.
El equipo fue más allá y utilizó la mutación para investigar cuestiones fundamentales sobre la biología de la fruta. Descubrieron que el mutante muestra importantes ajustes transcripcionales y metabólicos, incluidos mayores niveles de azúcares solubles y mayor crecimiento. Más sorprendente fue el descubrimiento de una resistencia completa a la pudrición apical (BER), un trastorno fisiológico que causa el deterioro de las membranas celulares de la fruta y un área seca, negra y hundida en la parte inferior de los tomates.
Los jardineros y los productores comerciales suelen notar que la incidencia de BER es difícil de predecir, pero se ha relacionado directamente con las tensiones ambientales, como la temperatura o el riego irregular. BER también afecta a otras frutas y verduras, incluidos pimientos, calabazas, pepinos y melones. Aunque este trastorno complejo se ha estudiado intensamente, los mecanismos que subyacen al desarrollo de BER no se comprenden completamente.
«Nuestros hallazgos con el mutante adpressa son bastante prometedores. Al contrario de lo que se pensaba anteriormente, la falta de almidón no alteró el desarrollo y la maduración de la fruta. De hecho, las frutas adpressa eran un poco más grandes y acumularon más azúcares durante el crecimiento. El descubrimiento más notable es la resistencia a la pudrición apical. Estos hallazgos abren nuevas vías para mejorar el rendimiento y la calidad de la fruta, especialmente en condiciones ambientales estresantes», señaló Nicolás.
El equipo de investigación de BTI colaboró con científicos del Instituto Max Planck en Alemania, el Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea «La Mayora» en Málaga, España, y el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. Juntos, utilizaron herramientas avanzadas de análisis genómico y metabólico para estudiar cómo la mutación afecta el desarrollo de la fruta.
«La intrincada conexión que observamos entre el metabolismo del azúcar y la resistencia al daño celular en los tejidos de la fruta es particularmente fascinante. Este estudio revela el potencial de la ingeniería o el cultivo de tomates que pueden resistir mejor los desafíos ambientales», dijo Nicolas.
El equipo ahora está trabajando para comprender por qué estos mutantes son resistentes al estrés abiótico y espera encontrar genes o compuestos objetivo con un papel esencial en la resistencia a BER.
«Esperamos que este descubrimiento conduzca a enfoques novedosos para crear plantas resistentes a la pudrición apical y otros tipos de daños inducidos por el estrés», dijo Catalá. «No solo beneficiaría a los jardineros y productores comerciales, sino que tendría un impacto significativo en países con condiciones de crecimiento adversas, donde los pequeños agricultores no tienen los recursos para proteger sus cultivos de desafíos ambientales como la sequía».
Más información: Philippe Nicolas et al, La deficiencia de almidón en el tomate provoca una reprogramación transcripcional que modula el desarrollo de la fruta, el metabolismo y las respuestas al estrés, Journal of Experimental Botany (2023). DOI: 10.1093/jxb/erad212
