Los jitomates podrían volverse más dulces sin necesidad de sacrificar su peso ni su rendimiento alterando solo dos de sus genes, señala una investigación publicada en la revista Nature de esta semana.
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Este trabajo llevado a cabo por científicos de China y Estados Unidos arroja luz sobre los mecanismos genéticos y moleculares que subyacen a la acumulación de azúcar en los jitomates, que los hacen más atractivos a los paladares.
Para la mayoría de los consumidores, los jitomates (Solanum lycopersicum) más dulces son los preferidos, por lo que un mayor contenido de azúcar aumenta su valor económico agroindustrial.
En 2022, a nivel mundial se produjeron 186 millones de toneladas de este alimento, y en 2023, el mercado mundial rebasó los 195 mil millones de dólares, lo que le convierte en uno de los cultivos vegetales de mayor valor y crecimiento en el planeta; asimismo, contribuye a la salud y nutrición general de la dieta humana.
Aunque México es el centro de origen de este alimento, se encuentra en el séptimo lugar de la producción mundial con más de 4 millones 200 mil toneladas, mientras que China produce 17 veces más y es el mayor productor con 68 millones de toneladas.
Los científicos Compararon los genomas de especies industrializados y silvestres e identificaron dos genes: SlCDPK27 y SlCDPK26, como reguladores clave de la acumulación de azúcar.
Hasta ahora, no se conocían los genes responsables del dulzor de la planta del jitomate. En 2012 se secuenció su genoma, que arrojó más de 18 mil genes; sin embargo, en 2019 se llevó a cabo el pangenoma de este cultivo, con lo que se amplió el número a cerca de 35 mil genes (el ser humano tiene alrededor de 20 mil) distribuidos en 12 cromosomas.
El equipo de científicos encabezado por Jinzhe Zhang, de la Academia China de Ciencias Agrícolas, señala en el artículo que el contenido de azúcar de las variedades comerciales es generalmente bajo, ya que está inversamente correlacionado con el tamaño de la fruta, y los productores priorizan el rendimiento por sobre la calidad (leer en: doi.org/10.1038/s41586-024-08186-2).
Los hallazgos de los científicos proporcionan información sobre los mecanismos reguladores genéticos y moleculares que controlan la acumulación de azúcar en los frutos y ofrecen oportunidades para aumentar aún más el contenido de azúcar en los cultivares de frutos grandes, sin sacrificar el tamaño ni el rendimiento.
Jitomates industrializados y silvestres
El jitomate fue domesticado en Mesoamérica hace alrededor de 2 mil 600 años y durante este tiempo ha sufrido muchas modificaciones. Durante la domesticación, los agricultores han dado prioridad al tamaño de la fruta sobre su sabor, lo que ha dado como resultado frutas que ahora son entre 10 y 100 veces más grandes que su ancestro silvestre, a expensas de la dulzura.
Han predominado los frutos grandes para cortar en rodajas y enlatar, sobre las variedades silvestres de frutos diminutos del tamaño de una cereza. Por ello, los investigadores se interesaron en identificar regiones del genoma que afectan la dulzura de la fruta.
Al analizar las variedades de jitomates industrializadas y sus parientes silvestres observaron una región del genoma que contiene seis genes, de los cuales solo uno muestra una expresión reducida en las especies más dulces, lo que les sugirió que podría estar afectando negativamente el contenido de azúcar.
Compararon los genomas de especies industrializados y silvestres e identificaron dos genes: SlCDPK27 y SlCDPK26, como reguladores clave de la acumulación de azúcar. “Aquí identificamos dos genes que controlan el contenido de azúcar de la fruta”, indican.
Se percataron de que el gen SlCDPK27 codifica un tipo de enzima llamada proteína quinasa, que se expresa en la fruta madura, y que el gen SlCDPK26 controla su expresión, lo que les sugirió que actúan principalmente en la fruta del jitomate a medida que se desarrolla, es decir, que pueden afectar las características clave relevantes del fruto mientras madura. “Actúan como frenos del azúcar”, señalan los investigadores.
Con el método de edición genética CRISPR mutaron ambos genes y aumentóaron el contenido de glucosa y fructosa hasta en un 30%, mejorando la dulzura percibida sin afectar el peso de la fruta ni el rendimiento.
Edición genética
Con el método de edición genética CRISPR mutaron ambos genes y, en los jitomates modificados, aumentó el contenido de glucosa y fructosa hasta en un 30%, mejorando la dulzura percibida sin afectar el peso de la fruta ni el rendimiento.
Así identificaron un regulador potencial de la dulzura del tomate y cómo la manipulación de este gen y la red genética en la que está incrustado afecta el contenido de azúcar. Sin embargo, los jitomates editados genéticamente produjeron menos semillas y más ligeras, aunque la salud de las semillas y las tasas de germinación no se afectaron.
“Aunque hay menos semillas más livianas en los mutantes, exhiben una germinación normal”, señalan los investigadores. “En conjunto, estos hallazgos brindan información sobre los mecanismos reguladores que controlan la acumulación de azúcar en la fruta del jitomate y ofrecen oportunidades para aumentar el contenido de azúcar en cultivares de frutos grandes sin sacrificar el tamaño ni el rendimiento”.
Los científicos demostraron la correlación causal entre genes y los rasgos del fruto, algo poco común en una sola investigación. “Generaron rápidamente mutantes y genes modificados que imitan las variantes naturales, para evaluar cómo estas variantes afectan directamente las características de las plantas”, afirma Amy Lanctot, de la Universidad de California en Berkeley, en una revisión publicada en la revista Nature.
“Este tipo de enfoque aporta inmediatez a estas preguntas de investigación, lo que permite realizar un trabajo práctico rápidamente después de que se identifican las variantes potenciales. De hecho, en este artículo, los autores incluso llevaron a cabo paneles de evaluación sensorial y descubrieron que los consumidores podían determinar que los tomates modificados eran más dulces”.
Los científicos afirman que su trabajo representa un paso adelante en la comprensión de la distribución de los recursos genéticos de la fruta y sus implicaciones para mejorar los cultivos en todo el mundo, con potencial para aplicarse a otros alimentos.
