Mejoramiento de caracteres de calidad de fruta en tomate y mandarina utilizando edición génica

Abstract

Muchos programas de mejoramiento genético de frutas y hortalizas han incluido entre sus objetivos la obtención de variedades con frutos de mayor calidad organoléptica, valor nutricional y conservación poscosecha. El tomate y las mandarinas son frutos que se consumen habitualmente en la dieta occidental. Los primeros son la principal fuente de licopeno y las segundas constituyen una importante fuente de vitamina C y carotenoides. El hecho de tratarse de frutos altamente consumidos en la dieta humana los hace buenos candidatos para mejorar su estética, composición nutricional y su conservación poscosecha, favoreciendo su elección y previniendo pérdidas y desperdicios de alimentos. Una estrategia posible para contribuir al logro de estos objetivos consiste en promover la acumulación de compuestos bioactivos que, además de aportar beneficios a la salud humana, aporten color y contribuyan a la conservación poscosecha. El color del fruto de tomates y de cítricos, está directamente relacionado con el perfil y el contenido de carotenoides. Cuanto mayor es el contenido de licopeno en un fruto de tomate, más intenso será su color rojo. También adquieren un color rojo los mutantes de cítricos en los que se acumula licopeno. Tanto en tomate como en citrus, se han realizado esfuerzos en mejoramiento genético para obtener cultivares con mayor contenido de licopeno. Además, se han empleado estrategias de transgénesis y, recientemente, de edición génica, para abordar este objetivo en plantas. En este trabajo se buscó mejorar la calidad del fruto en tomate y mandarinas mediante la manipulación del contenido de carotenoides, específicamente licopeno. Además, se estudiaron los mecanismos de acumulación de carotenoides en tomate y mandarinas explorando la función de nuevos genes en tomate y caracterizando germoplasma local en mandarinas. A su vez, se logró implementar la edición génica en dos especies vegetales de hábitos diferentes, una especie autógama no leñosa como el tomate y una especie alógama leñosa como las mandarinas. En tomate se editaron dos genotipos elite del programa de mejoramiento genético de INIA, logrando materiales de hábito de crecimiento indeterminado y de color rojo intenso, con una acumulación más temprana y homogénea de licopeno durante la maduración. A su vez, estos tomates resultaron más tolerantes al daño por frío durante la conservación postcosecha. El estudio de las PSYs en tomate cultivado y silvestre reveló diferencias importantes en la expresión de PSY1 y se diseñaron marcadores moleculares para su potencial introgresión en el tomate cultivado. En el caso de mandarinas, se caracterizó la acumulación de carotenoides durante la maduración del fruto de genotipos nacionales y se estudió la transcripción y actividad de los alelos presentes de βLCY2 en estos 4 híbridos y en variedades de referencia. Lo anterior reveló diferencias importantes entre especies y variedades y una efectiva funcionalidad del gen βLCY2b para catabolizar el licopeno, sin existencia de sesgos transcripcionales entre ambos alelos en la mandarina M9. Se logró la edición génica del genotipo B30, contando actualmente con plantas regeneradas en fase de aclimatación con los alelos de βLCY2 editados. Los genotipos generados en el marco de este proyecto constituyen las primeras plantas editadas reportadas en nuestro país y, además, en el caso de mandarinas, las primeras a nivel mundial.