Los investigadores desbloquearon un “freno” metabólico natural que restringe la producción de aromas y nutrientes en petunias y lechuga. El resultado fue un crecimiento más vigoroso, fragancia floral más intensa y un valor nutricional mejorado. Es importante destacar que, este enfoque libre de transgenes ofrece un nuevo marco poderoso para desarrollar cultivos de mayor calidad y enriquecidos en nutrientes mediante la edición genética de precisión.
Los científicos llevan tiempo intentando entender por qué algunas plantas son potentes fragantes mientras que otras siguen siendo sutiles. Ahora, un equipo de investigación de la Universidad Hebrea de Jerusalem ha descifrado un “cuello de botella” genético, utilizando edición genética precisa para potenciar el aroma de las flores y el perfil nutricional de las verduras.
El estudio, dirigido por el Dr. Oded Skaliter y el profesor Alexander Vainstein del Instituto de Ciencias Vegetales y Genética en Agricultura de la Universidad Hebrea de Jerusalem, se centró en una enzima específica llamada HMGR.
Esta enzima actúa como un guardián biológico para la producción de terpenoides, el mayor grupo de compuestos naturales en plantas. Los terpenoides son responsables de todo, desde la defensa de las plantas, el dulce aroma de una rosa, los colores llamativos de los frutos, hasta las propiedades medicinales de los fármacos antipalúdicos.
Romper el freno genético
En la naturaleza, las plantas tienen un sistema incorporado para evitar sobreproducir ciertos metabolitos. La enzima HMGR tiene un dominio regulador específico que actúa como un freno metabólico. Cuando la planta detecta que tiene suficientes terpenoides, este dominio apaga el HMGR para detener la producción de terpenoides y ahorrar energía.
Utilizando un sistema CRISPR/Cas9 basado en virus, los investigadores se centraron en esta región reguladora en petunias y lechuga. Al editar sutilmente el código genético en lugar de eliminar completamente el gen, lograron desactivar el “freno” sin dañar la salud de la planta.
“Estos resultados establecen una estrategia libre de transgenes para potenciar la producción de compuestos naturales, como volátiles y pigmentos. Nuestro trabajo proporciona un marco para desarrollar cultivos resilientes y enriquecidos en nutrientes que puedan satisfacer tanto las necesidades agrícolas como las de los consumidores”.
Prof. Alexander Vainstein
Universidad Hebrea de Jerusalem
Los resultados fueron impactantes. Las petunias editadas no solo olían más fuerte; eran más vigorosas y crecían flores más grandes.
Una conexión sorprendente
Uno de los hallazgos más inesperados fue que editar la vía terpenoide también potenciaba un grupo completamente diferente de metabolitos llamados fenilpropanoides. Estos compuestos son responsables de las notas especiadas y florales en muchos aromas, como el olor de almendras o clavo.
“Descubrimos que las mutaciones inducidas aliviaban la regulación negativa de retroalimentación de la enzima”, explicó el Dr. Oded Skaliter. “Esto revela una capa compleja de interacción entre vías metabólicas, mostrando cómo podemos utilizar la mejora de precisión para mejorar las cualidades sensoriales de las plantas”.
Al analizar la química interna de la planta, el equipo descubrió que la edición genética causaba un “desplazamiento de carbono”. Como la vía terpenoide funcionaba de forma más eficiente, la planta comenzó a producir más carbono en bruto, que luego fluyó hacia otras vías relacionadas con el aroma y la salud.
Desde mejores flores hasta ensaladas saludables
Los investigadores aplicaron la misma lógica a la lechuga, un cultivo conocido por su crujiente pero a menudo criticado por su baja densidad nutricional. La lechuga editada mostró niveles aumentados de sesquiterpenos y apocarotenoides, que contribuyen al sabor y a la actividad antioxidante.
Esta estrategia “libre de transgenes” es especialmente importante para el futuro de la agricultura. Como las plantas finales no contienen ADN extranjero, ofrecen una alternativa precisa para la ingeniería metabólica que puede lograr una mejor aceptación entre los consumidores que los transgénicos tradicionales.
El artículo de investigación titulado “Targeted Gene Modification of HMGR Enhances Biosynthesis of Terpenoid and Phenylpropanoid Volatiles in Petunia and Lettuce”, ya está disponible en International Journal of Molecular Sciences.
