Investigadores de Penn State y AGROSAVIA compararon dos variedades que controlan de manera diferente la absorción y el transporte del metal
Redactor: Luis Ortega
Editor: Karem Díaz S.
Un equipo internacional encabezado por científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania, en Estados Unidos, y la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (AGROSAVIA) identificó diferencias genéticas que influyen en la acumulación de cadmio en plantas de cacao. Los resultados podrían facilitar la selección de variedades que transfieran menos cantidad de este metal hacia las semillas utilizadas para elaborar chocolate.
El estudio, publicado el 8 de septiembre en la revista científica Plant and Soil, comparó los genotipos PA121 y TSH660, conocidos por absorber cantidades diferentes de cadmio. Los investigadores examinaron su actividad genética, el contenido del metal y distintas respuestas fisiológicas después de cultivar plántulas en una solución nutritiva.
El cadmio se encuentra de manera natural en numerosos suelos de América Latina y el Caribe, regiones donde el cacao representa un cultivo comercial importante. Las raíces pueden absorberlo y transportarlo hacia los tejidos aéreos y las semillas, pero la cantidad acumulada no depende únicamente de su presencia en el suelo.
Dos variedades gestionaron el cadmio de manera diferente
PA121 es un genotipo de baja acumulación recolectado originalmente entre poblaciones silvestres de la cuenca del río Marañón, en Perú. TSH660 fue desarrollado en Trinidad y Tobago mediante un programa dirigido a obtener árboles productivos y resistentes a enfermedades, aunque posteriormente se comprobó que acumula más cadmio.
Los investigadores cultivaron ejemplares de ambos genotipos sin cadmio o con una concentración baja del metal. Después analizaron cómo cambiaba la actividad de sus genes y evaluaron la fotosíntesis, el uso del agua y los niveles de una hormona vinculada con la respuesta al estrés.
Las dos variedades absorbieron cadmio, pero lo gestionaron de forma distinta. Las mayores diferencias aparecieron en genes relacionados con la desintoxicación celular, el transporte del metal, la señalización hormonal y las respuestas al estrés.
El genotipo PA121 mostró patrones compatibles con una menor entrada de cadmio y un control más eficaz de sus efectos. En TSH660, por el contrario, la actividad genética observada podría facilitar un mayor movimiento del metal por la planta. El resultado complementa investigaciones anteriores sobre los mecanismos defensivos del cacao frente al cadmio.
La respuesta inicial anticipó diferencias posteriores
El equipo midió la expresión de los genes poco después de exponer las plantas al cadmio, pero esperó dos meses para cuantificar cuánto metal había acumulado cada variedad. De esta manera pudo estudiar si la respuesta molecular inicial ayudaba a explicar las diferencias detectadas posteriormente.
Los resultados indican que la concentración de cadmio en el cacao no está determinada solo por las características del terreno. También interviene la forma en que cada genotipo controla el ingreso, la distribución y el almacenamiento del elemento dentro de sus tejidos.
Este conocimiento aporta una dimensión genética a los trabajos que ya habían seguido la ruta del cadmio desde el suelo hasta el chocolate. También ayuda a explicar por qué árboles cultivados en condiciones semejantes pueden presentar concentraciones distintas.
Nuevos objetivos para el mejoramiento del cacao
La investigadora Siela Maximova, profesora de biotecnología vegetal en la Facultad de Ciencias Agrícolas de Penn State y una de las autoras principales, señaló que el siguiente paso será identificar genes candidatos para el mejoramiento convencional o la ingeniería genética de variedades de baja acumulación.
La selección no puede concentrarse únicamente en el cadmio. Las futuras variedades deberán conservar características esenciales para los productores y la industria, como rendimiento, resistencia a enfermedades y calidad sensorial de los granos.
Los recursos genómicos disponibles pueden acelerar esa búsqueda. Entre ellos figura el atlas genético creado para apoyar el mejoramiento del cacao, que permite estudiar la actividad de los genes en diferentes tejidos y etapas de desarrollo.
El trabajo actual constituye una etapa inicial porque se realizó con plántulas cultivadas en solución nutritiva. Será necesario confirmar los resultados en árboles adultos, condiciones de campo, diferentes tipos de suelo y frutos en desarrollo antes de recomendar materiales para plantaciones comerciales.
Variedades de baja acumulación apoyarían las exportaciones
La reducción del cadmio tiene consecuencias productivas y comerciales para los países cacaoteros. Cuando el metal está presente naturalmente en el terreno, cambiar el lugar de cultivo o modificar por completo las propiedades del suelo puede resultar difícil y costoso para los agricultores.
En esas circunstancias, sembrar materiales que absorban o transporten menos cadmio podría ser una herramienta práctica para cumplir los límites exigidos en los mercados internacionales. Las variedades seleccionadas tendrían que probarse en cada ambiente, pues la concentración final también puede variar por las condiciones del suelo y el manejo agronómico.
El hallazgo coincide con estudios previos que mapearon la distribución del cadmio dentro de las plantas de cacao y mostraron que el metal no se acumula uniformemente en todos sus componentes.
Las cantidades pequeñas presentes en el chocolate no representan por sí solas un riesgo grave para la salud pública, según los investigadores, pero una exposición prolongada a niveles excesivos de cadmio puede afectar los riñones y los pulmones, además de favorecer la fragilidad ósea. Por ese motivo, disminuir su llegada a los granos continúa siendo una prioridad para la investigación agrícola y la cadena del cacao.
La identificación de las rutas genéticas asociadas con PA121 y TSH660 ofrece a los fitomejoradores nuevos puntos de partida. La validación de esos genes podría permitir seleccionar árboles de baja acumulación sin renunciar a la productividad, la resistencia sanitaria ni el sabor que demandan agricultores, exportadores y fabricantes de chocolate.
Fuentes referenciales:
Phys.org
Plant and Soil
