Investigadores de la Facultad de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ-USP) de la Universidad de São Paulo (ESALQ-USP) y de la Universidad Federal de Viçosa (UFV), en Brasil, demostraron por primera vez que la bixina o achiote en polvo, un pigmento carotenoide extraído de las semillas de la El achiote o achiote (Bixa orellana), no se produce sólo en las semillas sino también en otros órganos, y que el proceso se intensifica en la fase adulta de la planta.
por Julia Moioli, FAPESP
El estudio, publicado en el Journal of Experimental Botany , también describe modificaciones genéticas en la especie que pueden optimizar la producción del pigmento, que se utiliza ampliamente en las industrias de alimentos y bebidas como colorante natural, y en protectores solares, así como en otros medicamentos. y cosméticos.
La demanda del pigmento ha aumentado en los últimos años, a medida que más consumidores buscan productos con ingredientes naturales. Según datos publicados en la Revista Brasileira de Gestão e Desenvolvimento Regional, Brasil es el mayor productor mundial del pigmento, con el estado de São Paulo a la cabeza.
“Cuanto más sepamos sobre las características anatómicas y fisiológicas de las especies nativas de Brasil, especialmente aquellas con importancia económica, como el achiote, y cuanto mejor comprendamos las vías genéticas involucradas en su desarrollo y las sustancias que producen, más eficientemente podremos gestionarlos, algo esencial en una era de cambios climáticos“, dijo a Agência FAPESP Fábio Tebaldi Silveira Nogueira, último autor del artículo. Es investigador del Laboratorio de Genética Molecular de Desarrollo Vegetal de la ESALQ-USP.
En el estudio, investigadores del grupo de Nogueira y del Laboratorio de Cultivo de Tejidos Vegetales de la UFV, dirigido por Wagner Campos Otoni, analizaron la producción de pigmentos durante el desarrollo de la planta, centrándose en la transición de fase juvenil a adulta, también conocida como cambio de fase vegetativa.
Esto es importante porque el achiote en polvo utilizado en la industria de alimentos y bebidas se extrae de las semillas del árbol y, por lo tanto, siempre se ha supuesto que los rendimientos son mayores durante la fase adulta.
“Hicimos pruebas en el laboratorio para evaluar plantas en diferentes etapas de desarrollo y encontramos que la producción de achiote en polvo aumenta en el cambio de fase y también en las hojas”, dijo Nogueira.
Análisis genético
Luego, los investigadores se propusieron investigar las vías genéticas y fisiológicas que están involucradas en los cambios en la producción del pigmento durante el desarrollo de las hojas, centrándose en la vía regulada por el microARN 156, conocido por ser responsable del cambio de fase de juvenil a adulto. en varias otras plantas.
Los investigadores descubrieron que una disminución en la producción de microARN 156 al final de la fase juvenil coincidía con un aumento en la producción del pigmento. El siguiente paso para validar esta información en el árbol de achiote consistió en modificar genéticamente plantas para que sobreexpresaran el microARN 156. Análisis anatómicos, proteómicos y estadísticos confirmaron el hallazgo: cuanto más se producía el microARN 156, más características juveniles se observaban en las plantas, lo que tomaba más tiempo para pasar a la fase adulta.
“Las hojas que permanecen más tiempo en estado juvenil tienen una forma diferente, con menos canales para liberar el pigmento”, explicó Nogueira.
“En lo que respecta a los aspectos moleculares, descubrimos que varias enzimas implicadas en la vía de producción de pigmentos estaban suprimidas en la fase juvenil. Sin embargo, nos llamó especialmente la atención la mayor presencia de la hormona ácido abscísico [ABA] relacionada con el estrés: porque ABA y “El achiote en polvo comparte rutas metabólicas similares, es como si la planta transfiriera parte del carbono que usaría para hacer achiote en polvo a esta otra línea de producción”.
“Si es así, el proceso puede explicarse como debido a la protección natural que ofrece la hormona contra el estrés abiótico como la sequía y las temperaturas extremas”.
Los investigadores también descubrieron que las plantas genéticamente modificadas producían no sólo menos polvo de achiote durante la fase juvenil, sino también menos otros metabolitos, como los terpenos, que desempeñan un papel clave en la polinización y tienen muchos usos medicinales. El hallazgo indica el momento óptimo para la extracción.
En el estudio también participaron investigadores de la Escuela de Ingeniería Lorena (EEL-USP), de la Universidad Estadual Norte Fluminense Darcy Ribeiro (UENF), de la Universidad Federal de Paraíba (UFPA) y de la Universidad Estadual de Santa Cruz (UESC). .
Más información: Kleiton Lima de Godoy Machado et al, Dinámica vegetal dependiente de la edad de la biosíntesis del pigmento de achiote (bixina) en Bixa orellana, Journal of Experimental Botany (2023). DOI: 10.1093/jxb/erad458
