Cultivar patatas más seguras: eliminar toxinas de las patatas


Los científicos han descubierto una forma de eliminar los compuestos tóxicos de las patatas, lo que las hace más seguras para comer y más fáciles de almacenar.


Por Jules Bernstein, Universidad de California, Riverside


Cultivar patatas más seguras: eliminar toxinas de las patatas
La reestructuración evolutiva de GAME15 ancla la biosíntesis de SGA al RE para mejorar la defensa de las plantas. Crédito: Science (2024). DOI: 10.1126/science.adq5721

El avance podría reducir el desperdicio de alimentos y mejorar la producción agrícola en el espacio y otros entornos extremos.

Las plantas de papa producen naturalmente sustancias químicas que las protegen de los insectos. Estas sustancias, llamadas glicoalcaloides esteroidales o SGA, se encuentran en grandes cantidades en las partes verdes de la cáscara de la papa y en las zonas de brotes. Hacen que las papas sean peligrosas para los insectos y para los humanos.

«Estos compuestos son fundamentales para que las plantas ahuyenten a los insectos, pero hacen que ciertas partes de estos cultivos no sean comestibles», dijo Adam Jozwiak, un bioquímico molecular de la UC Riverside que dirigió el estudio. «Ahora que hemos descubierto la vía biosintética , podemos crear plantas que produzcan estos compuestos solo en las hojas y que mantengan seguras las partes comestibles».

La luz solar puede inducir la producción de SGA en los «tubérculos» de la patata (la parte de la planta que se come) incluso después de que se hayan cosechado. Al identificar un mecanismo genético clave en la producción de SGA, los investigadores podrían reducir la toxicidad de las patatas y, al mismo tiempo, preservar las defensas naturales de las plantas. Eliminar el SGA de las patatas también facilitará su almacenamiento y transporte al aire libre.

La investigación, publicada en Science , se centra en una proteína denominada «GAME15», que desempeña un papel clave en la dirección de la producción de SGA de la planta. Esta proteína actúa como enzima y como andamio, organizando otras enzimas en una «fábrica de conversión» que produce SGA de manera eficiente al tiempo que evita que los compuestos tóxicos se filtren a otras partes de las células de la planta, donde causarían estragos.

Los tomates también producen SGA, principalmente en los frutos verdes, no maduros, así como en las hojas, los tallos y las raíces de las plantas. Cuando los investigadores silenciaron el gen GAME15 en los tomates, eliminaron la producción de SGA, pero también hicieron que las plantas fueran muy susceptibles a las plagas.

Al diseñar plantas para controlar cuándo y dónde se producen SGA, por ejemplo, en las hojas pero no en las papas mismas, los investigadores imaginan cultivos que pueden almacenarse sin el riesgo de toxicidad por la exposición a la luz solar.

«Podrías guardar las patatas en tu cocina y no preocuparte por la exposición al sol, lo que hace que produzcan más SGA. Y luego podrías comerlas cuando quieras, reduciendo el desperdicio de alimentos «, dijo Jozwiak.

Además, los hallazgos podrían permitir el uso de otras partes de las plantas, como las hojas, como alimento en entornos con espacio limitado, como misiones espaciales o sistemas agrícolas verticales. «Para la agricultura espacial, donde cada parte de una planta puede tener que ser comestible, estos hallazgos son especialmente prometedores», dijo Jozwiak.

El equipo logró estos descubrimientos recreando inicialmente el proceso de producción de SGA en plantas de tabaco. Sorprendentemente, descubrieron que durante la evolución, el proceso redirigía la proteína desde la membrana plasmática o aparato de Golgi, donde es responsable de la producción de componentes de la pared celular cruciales para el crecimiento celular , al retículo endoplasmático , una parte de la célula donde comienza la producción de toxinas.

«Básicamente, la planta toma prestado de sí misma para crear GAME15», dijo Jozwiak. «No esperábamos encontrar la proteína que la planta necesita para la producción de paredes celulares».

La fruta verde, que no está madura, puede ser tóxica, pero durante la maduración estas moléculas se convierten en algo comestible. Al limitar los SGA a las partes no comestibles de las plantas, tanto los agricultores como los consumidores podrían beneficiarse de cultivos más seguros y versátiles.

«Nuestro trabajo demuestra que las plantas han desarrollado ingeniosas formas de equilibrar el crecimiento, la reproducción y la defensa», afirmó Jozwiak. «Comprender estos sistemas nos permite rediseñar los cultivos para satisfacer las necesidades modernas sin comprometer su capacidad de prosperar».

Esta investigación fue un esfuerzo altamente colaborativo en el que participaron investigadores del Instituto de Ciencias Weizmann en Israel, así como de la Universidad de Kobe, el Centro RIKEN para la Ciencia de Recursos Sostenibles y la Universidad de Osaka en Japón.

Los hallazgos del grupo no sólo prometen alimentos más saludables, sino que también representan un gran avance en la agricultura sostenible y la exploración espacial.

«Estamos entusiasmados con el potencial de este descubrimiento», afirmó Jozwiak. «Es emocionante pensar en cómo podemos ahora prolongar significativamente la vida útil de cultivos como las patatas y reducir el desperdicio de alimentos en la Tierra y más allá».

Más información: Adam Jozwiak et al, A celulosa sintasa–like protein governors the biosynthesis of Solanum alkaloids, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adq5721