Investigadores de Embrapa, en colaboración con la Universidad de Brasilia (UnB) y el Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIA) de Uruguay, han mapeado el genoma del tomate e identificado el gen responsable de la forma erguida de las hojas de la planta. Esta característica desempeña un papel clave en el control de plagas, mejora la tolerancia al calor y aumenta la productividad por área cultivada.
El descubrimiento también supone un avance en la investigación en materia de mejoramiento genético, permitiendo un desarrollo más rápido de nuevos cultivares a través de marcadores moleculares y la manipulación biotecnológica de rasgos vinculados a la arquitectura de las plantas de tomate.
Este avance fue posible cuando los investigadores identificaron una mutación natural en la colección de germoplasma de tomate de Embrapa, donde ciertas plantas mostraron una estructura de hojas erguidas, según un comunicado de prensa.
“A partir de la observación de campo, donde observamos la manifestación de esta característica, realizamos cruces con plantas de follaje normal. En nuestro trabajo de mapeo genético, observamos que cada vez que una planta presentaba un tamaño erecto, existía un marcador molecular de ADN específico que nos permitió acceder al genoma y encontrar la ubicación exacta del gen que controla este fenotipo en el cromosoma número 10 del tomate”, explica la investigadora Maria Esther Fonseca, del área de Análisis Genómico de Embrapa Hortaliças (DF).
La edición genética confirma el rasgo de hoja erecta en tomates
Tras identificar el gen candidato, el equipo dirigido por Francisco Aragão, de Embrapa Recursos Genéticos y Biotecnología (DF), utilizó la herramienta de edición genética CRISPR-Cas9 para validar su función. Mediante la edición selectiva del gen en plantas con follaje normal, los investigadores lograron inducir el fenotipo de hoja erguida, confirmando así la función del gen.
“En el caso específico de esta investigación, el mayor mérito reside en el descubrimiento y la validación del gen en sí. Nuestro equipo abarcó todas las etapas de este descubrimiento, desde la observación de la característica en las plantas en el campo, pasando por la localización genómica, hasta la prueba de concepto de la edición, que demostró inequívocamente la función del gen”, contextualiza el investigador Leonardo Boiteux, del área de Mejoramiento Genético de Plantas de Embrapa Hortaliças.
Aplicaciones más allá de los tomates
La identificación del gen responsable de la estructura erguida de las hojas tiene usos potenciales que van mucho más allá del tomate. Según Boiteux, los estudios filogenéticos —que examinan las relaciones evolutivas entre especies— revelaron que genes similares también están presentes en cultivos como el maíz, el melocotón y otras especies herbáceas y arbóreas.
“Nuestra hipótesis es que se pueden encontrar genes similares en otras especies, pero ahora, conociendo el gen exacto, podemos editar y generar una planta erguida del tomate y posiblemente de otras especies de plantas”, señala.
Al confirmar la función del gen, los investigadores establecieron una base genética sólida para el desarrollo de cultivares de tomate más adaptados a los sistemas de cultivo intensivo. «El estudio señala que la estrategia puede extenderse a otras hortalizas, cereales y frutas, contribuyendo a afrontar los desafíos globales de la seguridad alimentaria, la eficiencia agrícola y la sostenibilidad», añade Aragão, destacando que el potencial de integrar herramientas genómicas modernas con el mejoramiento genético tradicional acelera la mejora de los cultivos agrícolas.
Menos exposición al sol, menor pérdida de agua
La arquitectura vegetal desempeña un papel fundamental en el manejo y la productividad de los cultivos. El desarrollo de un fenotipo con hojas erguidas ofrece claras ventajas, como una mejor distribución de la luz y un mayor confort térmico para las plantas. Dado que las hojas erguidas reducen la exposición solar directa, ayudan a minimizar el estrés térmico y la pérdida de agua.
En las plantas de tomate convencionales, con las hojas en posición horizontal, durante las horas más calurosas del día, bajo el sol de 11:00 a 15:00, se produce un estrés oxidativo más intenso. Cuando las hojas están erectas, la planta experimenta menos evapotranspiración, lo que genera una especie de protección térmica, destaca el investigador del Inia, Matías González-Arcos.
Mayor densidad de plantas, mayor rendimiento
Una de las ventajas más significativas de las plantas de tomate de hoja erecta es la posibilidad de una mayor densidad de plantación. Al plantar más plantas por hectárea, los productores pueden optimizar el uso del suelo y aumentar la producción general. En el caso particular de los tomates de industria, la densidad de plantación puede incrementarse aún más sin generar una competencia excesiva por la luz.
Control mejorado de enfermedades y plagas
La orientación vertical de las hojas también facilita el control de enfermedades y plagas. Enfermedades como el oídio y las infestaciones de mosca blanca, que suelen asentarse en el envés de las hojas, son más fáciles de controlar. Dado que las gotas de pulverización suelen tener dificultades para llegar debajo de las hojas horizontales, la estructura vertical mejora la eficacia de las medidas de control químico y biológico.
Un dato prometedor fue la reducción en la preferencia por la mosca blanca, una importante plaga de cultivos. Las plantas editadas recibieron hasta 2,5 veces menos insectos, posiblemente debido a la mayor exposición del envés de las hojas —lugar predilecto para la puesta de huevos— a las condiciones ambientales y a los enemigos naturales, lo que desfavorece la colonización, destaca el estudiante de la UnB Pedro Brício Brito Fernandes, quien defendió su tesis sobre este tema.
Fuente: SeedWorld