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Tomate: entendiendo la evolución para reducir el uso de pesticidas


Aunque los pesticidas son una parte estándar de la producción de cultivos, los investigadores de la Universidad del Estado de Michigan creen que el uso de pesticidas podría reducirse tomando las señales de las plantas silvestres.


por la Universidad Estatal de Michigan


El equipo identificó recientemente una función evolutiva en las plantas de tomate silvestres que los fitomejoradores modernos podrían utilizar para crear tomates resistentes a las plagas .

El estudio, publicado en Science Advances , trazó la evolución de un gen específico que produce un compuesto pegajoso en las puntas de los tricomas o pelos, en la planta de Solanum pennellii que se encuentra en el desierto de Atacama en Perú, uno de los entornos más duros de la tierra. . Estos pelos pegajosos actúan como repelentes de insectos naturales para proteger la planta, lo que ayuda a garantizar que sobrevivan para reproducirse.

«Identificamos un gen que existe en esta planta silvestre, pero no en los tomates cultivados», dijo Rob Last, profesor de bioquímica de la planta de MSU Barnett Rosenberg. «La enzima similar a la invertasa crea compuestos insecticidas que no se encuentran en el tomate de la variedad de jardín. Este rasgo defensivo podría convertirse en plantas modernas».

El último explicó que los tomates cultivados modernos producen menos de los compuestos que se encuentran en las plantas silvestres porque, sin darse cuenta de su función adaptativa, los mejoradores eliminaron rasgos indeseables, como la adherencia.

Tomate, tomat-oh!  - Comprendiendo la evolución para reducir el uso de pesticidas.
Dan Lybrand y Bryan Leong, estudiantes graduados de MSU y coautores del estudio, examinan los tricomas glandulares en la superficie de la hoja de la planta de Solanaceae . Crédito: Michigan State University

Bryan Leong, estudiante graduado de biología vegetal y coautor, está interesado en cómo las plantas silvestres evolucionaron para ser resistentes a los insectos.

«Queremos que nuestros tomates actuales se adapten al estrés como este tomate silvestre, pero solo podemos hacerlo mediante la comprensión de los rasgos que los hacen resistentes», dijo Leong. «Estamos utilizando la evolución para enseñarnos cómo ser mejores criadores y biólogos. Por ejemplo, ¿cómo podemos aumentar el rendimiento de los cultivos al crear una planta resistente a las plagas y eliminar la necesidad de rociar los campos con insecticidas?»

Los avances en tecnología permitieron al equipo aplicar enfoques genéticos y genómicos, incluida la tecnología de edición de genes CRISPR, a la planta de tomate silvestre para descubrir las funciones de genes, metabolitos y vías específicos. Usando estas nuevas técnicas, el equipo identificó una enzima tipo invertasa específica para las células en las puntas de los pelos pegajosos. Las invertas regulan muchos aspectos del crecimiento y desarrollo en las plantas. En el tomate silvestre, la enzima evolucionó para facilitar la producción de nuevos compuestos insecticidas.

«Es una carrera en el tiempo evolutivo entre los consumidos y los consumidores», dijo Leong. «Los insectos se benefician al comer las plantas. Sin embargo, la evolución favorece a las plantas que producen más semillas y transmiten sus genes a otra generación. Esperamos tomar las lecciones defensivas que ya aprendieron y aplicarlas a los cultivos existentes».

Este descubrimiento es un paso hacia la comprensión de la resistencia natural a los insectos de las plantas de Solanum pennellii , que podría permitir la introducción de este rasgo en los tomates cultivados utilizando las prácticas de reproducción tradicionales.

«Las plantas son increíbles fábricas bioquímicas que producen muchos compuestos inusuales con propiedades protectoras, medicinales y económicamente importantes», dijo Cliff Weil, director de programas de la National Science Foundation, que financió este estudio. «En este estudio, los autores encontraron que una enzima común se ha reutilizado para formar dichos compuestos , lo que nos da una idea importante de cómo la vida puede doblar las herramientas existentes para usos novedosos».


Más información: «Evolución de la novedad metabólica: una invertasa expresada en tricomas crea una diversidad metabólica especializada en el tomate silvestre» Science Advances (2019). DOI: 10.1126 / sciadv.aaw3754 , https://advances.sciencemag.org/content/5/4/eaaw3754Información de la revista: Science AdvancesProporcionado por la Universidad Estatal de Michigan


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