Científicos del John Innes Centre desarrollaron trigo duro con gránulos de almidón de tamaño inédito en cereales, un avance con potencial para pastas de digestión más lenta y aplicaciones industriales.
Redactor: Santiago Duarte
Editor: Eduardo Schmitz
Científicos lograron cultivar trigo con gránulos de almidón de tamaño muy superior al habitual, un avance de ingeniería biológica que podría tener beneficios para la alimentación diaria y para varias aplicaciones industriales.
El trabajo fue desarrollado por el grupo de Seung en el John Innes Centre y publicado en Science Advances. La investigación se centró en trigo duro, el tipo de trigo utilizado para elaborar pasta, y buscó modificar el tamaño de los gránulos de almidón presentes en el grano.
Por qué importa el tamaño del almidón
El almidón es un carbohidrato complejo que aporta hasta el 50 % de las calorías en la dieta humana. En cereales como el trigo, presente en panes y pastas, el almidón contiene una mezcla de gránulos grandes y planos de tipo A, junto con gránulos pequeños y esféricos de tipo B.
El tamaño de esos gránulos influye en la digestión. Los gránulos más grandes se digieren más lentamente porque ofrecen menos superficie disponible para las enzimas digestivas. El almidón que resiste la digestión en la parte superior del tracto gastrointestinal se conoce como almidón resistente, una forma de fibra dietética procesada en el intestino inferior.
Este tipo de avance se suma a investigaciones sobre la composición del grano y el papel del contenido de almidón en el trigo, un rasgo vinculado a características genéticas, ambientales y agronómicas.
Gránulos de hasta 50 micrómetros
El equipo identificó dos factores celulares que limitan el tamaño de los gránulos de almidón: el espacio disponible para su crecimiento dentro del amiloplasto, donde se almacena el almidón en los granos de trigo, y el número de gránulos iniciados que compiten por los sustratos de crecimiento.
Al desbloquear ambos límites, los investigadores obtuvieron plantas con un espacio de almacenamiento mayor y menos iniciaciones de gránulos. El resultado fueron gránulos de almidón de escala inédita en cereales.
Las imágenes de microscopía electrónica de barrido realizadas en el John Innes Centre confirmaron que las plantas experimentales produjeron gránulos de almidón tipo A de hasta 50 micrómetros, más del doble del tamaño típico de 20 micrómetros. Más de la mitad de los gránulos alcanzaron 30 micrómetros, frente al 6 % observado en el almidón de trigo convencional.
Mejoramiento con población mutante TILLING
Las plantas de trigo para pasta con gránulos de almidón más grandes fueron obtenidas mediante métodos tradicionales de mejoramiento con una población mutante TILLING del John Innes Centre. Este recurso permitió seleccionar plantas con mutaciones en dos genes relacionados con el tamaño del amiloplasto y la iniciación de gránulos.
Después, el equipo cruzó esas plantas para combinar ambos rasgos en nuevos dobles mutantes. La necesidad de este enfoque se explica porque la variación natural entre cultivares de trigo para el tamaño del gránulo de almidón es reducida.
El trabajo conecta con líneas de mejora genética del trigo y con avances que utilizan información genómica para ampliar las posibilidades de selección en cereales.
Potencial para alimentos de digestión más lenta
Los investigadores plantean que el trigo con gránulos de almidón más grandes podría servir para elaborar pastas y panes de digestión más lenta. Esto podría contribuir a evitar picos bruscos de azúcar en sangre asociados con almidones de digestión rápida.
El grupo de Seung, junto con colegas del Quadram Institute, busca crear pasta a partir de estas plantas y probarla en ensayos en humanos para evaluar si el almidón se comporta como resistente a la digestión y si ofrece beneficios relacionados con la glucemia posprandial o la diversidad del microbioma intestinal.
Dr. Fred Warren, líder de grupo en Quadram Institute y coautor del estudio, explicó que la variación en el tamaño del gránulo de almidón dentro de un solo cereal es muy novedosa y que todavía no se conoce su impacto sobre la digestión de los alimentos y el microbioma intestinal.
Usos industriales del almidón de trigo
Los gránulos más grandes también pueden ofrecer ventajas fuera de la alimentación. En la fabricación de papel y empaques, resultan más fáciles de separar y pueden simplificar el procesamiento. En otras industrias, pueden mejorar propiedades de unión y espesamiento.
Estas aplicaciones industriales se relacionan con el uso del almidón como materia prima renovable en distintos procesos, como muestran otros desarrollos sobre materiales agrícolas basados en almidón.
Rose McNelly, primera autora del estudio, señaló que el resultado superó las expectativas del equipo. La investigadora destacó que el trabajo demuestra cómo una idea de ciencia básica puede abrir futuras aplicaciones para la salud dietética pública y para la industria.
Los hallazgos se aplican principalmente a cereales como trigo y cebada, que contienen la combinación particular de gránulos tipo A y tipo B. El estudio funciona como prueba de concepto y también podría aplicarse al trigo panadero.
La investigación se suma a una agenda más amplia sobre genomas de trigo y cebada, clave para acelerar el mejoramiento, la calidad y nuevas aplicaciones de los cultivos cerealistas.
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