La mayoría de nosotros estamos familiarizados con los «dientes de espinaca», esa sensación arenosa y calcárea inofensiva en la boca que produce esta verdura.
por el Instituto Boyce Thompson
Un equipo de investigadores del Instituto Boyce Thompson (BTI) y seis universidades chinas ha identificado genes en las espinacas que regulan su concentración de oxalato, responsable de los «dientes de las espinacas», así como genes que ayudan a la planta a combatir el mildiú velloso, una importante enfermedad de los cultivos comerciales.
Los hallazgos, descritos en un artículo publicado el 13 de diciembre en Nature Communications , podrían permitir a los cultivadores producir variedades de espinaca resistentes a las enfermedades y más atractivas para el consumidor.
«Creo que más consumidores estarían dispuestos a comprar espinacas con menos oxalato», afirmó Zhangjun Fei, miembro del profesorado del BTI, codirector del estudio y coautor del artículo. «El oxalato en la dieta puede interferir con la absorción de minerales y provocar cálculos renales, y una menor cantidad de oxalato también haría que las espinacas fueran más apetecibles para un mercado más amplio».
La investigación incluyó colaboradores de BTI, Cornell, el Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA), la Universidad Normal de Shanghai, la Universidad de Zhejiang, la Universidad A&F de Zhejiang, la Universidad de Qinghai, la Universidad Agrícola de Qingdao y la Universidad Normal de Harbin.
El estudio comparó los genomas de la espinaca cultivada ( Spinacia oleracea ) y dos de sus parientes silvestres ( S. turkestanica y S. tetranda ) para identificar genes vinculados a rasgos de interés para los fitomejoradores, agricultores y consumidores.
«Nuestros resultados brindan valiosos recursos para la comunidad de espinacas, especialmente para aquellos que trabajan en aumentar la resistencia al mildiú velloso, mejorar la textura de las hojas y reducir el contenido de oxalato», dijo el coautor correspondiente Chen Jiao, ex investigador postdoctoral en el grupo de Fei, quien ahora es profesor en la Facultad de Agricultura y Biotecnología de la Universidad de Zhejiang.
Mejorando el borrador
En 2017, el laboratorio de Fei presentó un borrador del genoma de la espinaca, cuya calidad no fue alta debido a limitaciones técnicas en el proceso de ensamblaje. El nuevo estudio utilizó la variedad de espinaca cultivada Monoe-Viroflay, con un alto grado de endogamia, combinada con tecnologías avanzadas de secuenciación y ensamblaje, lo que facilitó considerablemente el ensamblaje de su genoma y lo hizo de mayor calidad que el de las variedades utilizadas en el estudio anterior.
El equipo también secuenció los genomas de 295 variedades cultivadas de S. oleracea y 10 accesiones de sus dos parientes silvestres. Posteriormente, realizaron análisis genómicos comparativos y estudios de asociación de todo el genoma (GWAS) para investigar la historia evolutiva de la planta y buscar genes asociados con características específicas.
La mayoría de las diferencias genéticas entre la espinaca silvestre y la cultivada son resultado de la adaptación de la planta a nuevos entornos a medida que se extendía desde sus orígenes en Persia (el actual Irán) por Asia y Europa, mientras que otras variaciones reflejan las preferencias locales por rasgos como hojas planas o arrugadas.
«Creo que nuestro hallazgo más interesante es que la diversidad genética entre las espinacas asiáticas y europeas es mayor que entre las cultivadas y las silvestres, algo poco común en otros cultivos», afirmó Jiao. «Esto amplía nuestro conocimiento sobre cómo la selección humana diversifica los cultivos».
El GWAS confirmó la función conocida de la familia de genes NBR-LRR en la resistencia de la espinaca al mildiu velloso. También identificó otras ubicaciones del genoma con funciones menores, pero igualmente importantes, en la resistencia, como una región promotora en WSD6 , que codifica una enzima que puede reforzar la barrera física de la espinaca ante la invasión de patógenos.
«Como en la mayoría de las plantas, la resistencia a las enfermedades en la espinaca está controlada por una red de regiones genéticas», afirmó Fei, quien también es profesor adjunto en la Escuela de Ciencias Vegetales Integrativas de la Universidad de Cornell. «Si se pueden combinar variantes genéticas resistentes a las enfermedades en una sola variedad, se obtendrá una mayor resistencia que con una sola variante genética».
Abajo los oxalatos
El equipo también encontró dos genes que codifican transportadores de metales e iones metálicos que podrían regular los oxalatos en la espinaca. Si bien se necesita más investigación para comprender su función completa, modular estos genes para reducir los oxalatos podría impulsar el mercado con cultivares más saludables y atractivos para los consumidores que rechazan esta verdura por sus «dientes de espinaca».
Sin embargo, Fei especuló que los oxalatos probablemente desempeñan un papel importante en la supervivencia de la espinaca, como la protección contra plagas y patógenos. De ser así, reducir los oxalatos también requeriría identificar y modificar otros genes para mantener los mecanismos de protección de la planta.
«Las plantas generalmente dependen de redes de factores genéticos para defenderse; eliminar uno significa encontrar el equilibrio adecuado entre los demás», dijo Fei.
Más información: Xiaofeng Cai et al., Los análisis genómicos aportan información sobre la domesticación de la espinaca y la base genética de los rasgos agronómicos, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-27432-z
