Tomates dorados: los científicos introducen flavonoles de camelia en la pulpa de la fruta
Los científicos han descifrado la maquinaria genética que hay detrás de los pétalos dorados de la Camellia nitidissima y han transferido con éxito este rasgo a las tomateras para mejorar su valor nutritivo. Tras identificar los flavonoles clave responsables de la pigmentación amarilla de la flor, los investigadores identificaron cinco genes esenciales implicados en su biosíntesis. Estos genes se introdujeron en tomateras mediante un método de biología sintética multigénica. Los tomates modificados desarrollaron una pulpa de color amarillo dorado enriquecida con flavonoles, compuestos conocidos por sus propiedades antioxidantes. Este avance no sólo arroja luz sobre un viejo misterio de la pigmentación de las plantas, sino que también abre nuevas vías para potenciar los beneficios para la salud de cultivos frutales comunes.
La Camelia dorada, famosa por sus raras y vibrantes flores amarillas, ha cautivado durante mucho tiempo a los horticultores. Mientras que la mayoría de las especies de Camellia producen flores rojas o blancas, la C. nitidissima destaca por su llamativo tono dorado. Sin embargo, los pigmentos exactos responsables de esta coloración han sido objeto de debate, y se han propuesto como candidatos tanto los flavonoides como los carotenoides. Al mismo tiempo, los tomates -aunque ricos en carotenoides como el licopeno- sólo contienen trazas de flavonoles en su pulpa comestible. Dada la mayor biodisponibilidad y poder antioxidante de flavonoles como la quercetina, los científicos han estado buscando formas de enriquecer estos compuestos en los cultivos frutales. Estos retos llevaron al equipo a explorar las vías metabólicas únicas de la camelia para una posible aplicación entre especies.
En un estudio publicado el 7 de noviembre de 2024 en Horticulture Research, investigadores de la Universidad de Zhejiang, la Academia China de Silvicultura y la Universidad de Westlake reconstruyeron la ruta de biosíntesis de flavonoles de C. nitidissima en tomates. El equipo identificó los derivados de la quercetina como pigmentos clave en las flores amarillas de la camelia y aisló cinco genes responsables de su producción. A continuación, introdujeron estos genes en plantas de tomate mediante dos estrategias de biología sintética, lo que dio como resultado frutos con pulpa de color amarillo vivo y un contenido en flavonoles significativamente elevado.
Mediante el análisis de 23 especies de camelia dorada, los investigadores confirmaron que el 3-O-glucósido y el 7-O-glucósido de quercetina son los principales pigmentos responsables del color dorado. Utilizando la transcriptómica de doble plataforma y el análisis de coexpresión génica, identificaron cinco genes clave: CnCHS, CnF3'H, CnFLS1, CnUFGT14 y un factor de transcripción MYB. La enzima CnFLS1 demostró una eficiencia catalítica excepcional en la producción de quercetina. Estos genes se expresaron en Nicotiana benthamiana y se transformaron de forma estable en tomate, produciendo dos conjuntos de líneas transgénicas. El diseño de activación temprana resultó ser el más eficaz, ya que produjo frutos de tomate no sólo con mayores niveles de derivados de la quercetina, sino también con flavonoles específicos de la camelia, como los cameliósidos A y C. Estos compuestos aumentaron sustancialmente la capacidad antioxidante de los frutos, lo que resulta prometedor para el cultivo orientado a la salud.
"Este proyecto tiende un puente entre la biología de las plantas ornamentales y la mejora de los cultivos alimentarios", afirma el profesor Pengxiang Fan, autor del estudio. "Al transferir la vía pigmentaria de la cameliaal tomate, hemos demostrado que la biología sintética puede utilizarse para despertar el potencial metabólico oculto y aportar beneficios nutricionales. Estos tomates no sólo tienen un aspecto diferente, sino que contienen compuestos con verdaderas propiedades beneficiosas para la salud".
El éxito de esta reconstrucción metabólica supone un avance significativo en la biología sintética vegetal. Más allá de los cambios estéticos, los tomates enriquecidos con flavonoles tienen una mayor actividad antioxidante, lo que podría mejorar su conservación y sus beneficios para la salud. Los resultados ponen de relieve el valor de la extracción de compuestos bioactivos de especies vegetales raras y su aplicación en cultivos básicos. A medida que se perfeccionen las herramientas de biología sintética, este enfoque podría transformar el desarrollo de alimentos funcionales y crear nuevas posibilidades para una agricultura orientada a la nutrición.
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Publicación original
Lina Jiang, Leiqin Han, Wenxuan Zhang, Yifei Gao, Xiaoyan Xu, Jia Chen, Shan Feng, Zhengqi Fan, Jiyuan Li, Xinlei Li, Hengfu Yin, Pengxiang Fan; "Elucidation of the key flavonol biosynthetic pathway in golden Camellia and its application in genetic modification of tomato fruit metabolism"; Horticulture Research, Volume 12, 2024-11-7
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