Un equipo de científicos develó rasgos genéticos que mejorarían el rendimiento del tomate. Gracias a un novedoso enfoque que explota la diversidad natural de las especies sin necesidad de alteración genética, la biotecnología tendrá más herramientas para afinar sus estrategias de cultivo.

(30/03/06 – CyTA – Instituto Leloir. Por Florencia Mangiapane) – Un equipo integrado por investigadores del Instituto Max Planck (Alemania), la Universidad de Jerusalén (Israel) y la Universidad de Melbourne (Australia), entre los que se encuentra el argentino Fernando Carrari, descubrió rasgos que incrementarían el potencial del cultivo de tomate, introduciendo segmentos de cromosomas de una especie silvestre en los genes de una variedad comercial.

El estudio del tomate es más interesante de lo que puede parecer a simple vista. Para la biología de las plantas que dan frutos, el tomate es un organismo modelo: conocer sus características genéticas puede servir para entender la lógica general de los procesos metabólicos de todos los frutos.

En la agronomía, su importancia es indiscutible. La producción mundial de tomate, destinada en gran parte al consumo humano, superó las 120 mil toneladas en el 2004. Por eso, los descubrimientos que pueda hacer la biología molecular, en cuanto a los factores que determinan el rendimiento y la calidad de los frutos, resultan de especial interés para la biotecnología de los cultivos.

Como sucede con otros frutos, en las variedades comerciales del tomate todavía no se ha explotado lo suficiente la variación genética disponible en sus pares silvestres para incrementar el volumen y la calidad de la producción.

En los últimos años, diversos estudios se lanzaron a la búsqueda de los recursos genéticos más valiosos de esas variedades silvestres para mejorar las comerciales. En el tomate, el objetivo es incrementar su valor nutritivo y su sabor, cualidades que dependen de un abanico de metabolitos -sustancias metabólicas- producidos por las enzimas de la planta.

El equipo de investigadores del Max Planck, la Universidad de Jerusalén y la Universidad de Melbourne, se sumó a esos esfuerzos con un trabajo exhaustivo. El grupo produjo nuevas líneas de tomate, que cosechó en 2001 y 2003, insertando zonas genéticas tomadas de la especie silvestre Solanum pennellii en poblaciones de la variedad comercial M82 (Solanum lycopersicum).

Luego, haciendo uso de las técnicas cromatográficas y espectrométricas más avanzadas, los especialistas se embarcaron en dos tareas paralelas. Por un lado, analizaron el perfil metabólico de todas las líneas de tomate obtenidas en el experimento. Por otro lado, caracterizaron el fenotipo completo de las plantas –su apariencia externa, producto de las interacciones entre el genotipo y el ambiente donde estas plantas fueron cultivadas.

En un trabajo publicado este mes en la revista especializada Nature Biotechnology, el equipo informa los sorprendentes resultados del experimento. En los tomates estudiados, los investigadores identificaron 74 metabolitos, entre ellos aminoácidos, azúcares, vitaminas C y E, una concentración metabólica muy superior a la hallada en la variedad comercial M82.

El experimento demostró que la morfología genética de la planta es clave para determinar la composición metabólica de los frutos en el momento de la cosecha. La nueva configuración genética de los tomates ayudó a que los frutos tuvieran una composición de metabolitos diferentes que aquellos de la variedad comercial control, lo que mejoró el rendimiento y la calidad del cultivo.

El equipo de investigadores descubrió que al menos el 50% de la información genética necesaria para la producción de los metabolitos fue determinante para el volumen de la cosecha, el peso de la planta y el número de semillas por fruto que se obtuvieron en las nuevas líneas de tomate.

Los resultados son más que promisorios para la agronomía. De aplicarse, servirían para mejorar la calidad del cultivo sin necesidad de recurrir a estrategias de modificación genética que alteren su composición. . Además, el hallazgo será útil para desarrollar drogas capaces de combatir algunas enfermedades metabólicas que atacan a las frutas.

Los investigadores confían en que estudios similares extiendan el análisis a otros rasgos genéticos. Si el conjunto de información se integra en bases de datos exhaustivas, se podrán seleccionar las líneas más convenientes para mejorar el valor nutritivo y el aspecto del tomate, sólo con explotar su diversidad natural.

Tener más información genética va a ser importante para lograrlo. El genoma del tomate –su mapa completo de genes— todavía no está disponible. Hasta ahora, la ciencia encontró la posición de apenas 150 genes asociados al metabolismo del fruto, sólo un 20% del total de genes involucrados en el proceso.

La secuenciación del genoma del tomate forma parte de una iniciativa internacional que persigue entender las bases genéticas de la diversidad de las Solanáceas y la utilización de las especies silvestres para mejorar las cultivadas, programa que beneficiará no sólo al tomate sino también a la berenjena y al pimiento.

En el proyecto, que pretende identificar 950 genes asociados al metabolismo, participan once países: Estados Unidos, Holanda, Reino Unido, Italia, Francia, Corea, China, India, Japón, España y Argentina. Cada uno se responsabiliza de la secuenciación de un cromosoma, salvo Estados Unidos, que se encarga de tres y Argentina que se ocupa de descifrar un pequeño genoma que no esta contenido en los cromosomas sino en unas organelas de las células llamadas mitocondrias.

“La información del proyecto del genoma del tomate va a facilitar enormemente la elucidación de los factores genéticos que determinan la acumulación de metabolitos en el fruto”, señalan los autores del trabajo publicado en Nature Biotechnology.

Finalmente, los expertos destacan que la técnica de monitoreo metabólico que utilizaron se podría aplicar con facilidad a otros cultivos, como el maíz, la papa, o el arroz, con el objetivo de ayudar a entender los procesos genéticos que incrementan la concentración de metabolitos en estos alimentos. El enfoque permitirá así seleccionar las líneas genéticas que garanticen el mejor rendimiento posible para muchos emprendimientos de producción agrícola.