Investigadores en China han desarrollado un nuevo enfoque de ingeniería genética capaz de insertar varios genes a la vez y utilizarlo para que el endospermo (tejido de la semilla de arroz que proporciona nutrientes al embrión de la planta en desarrollo) produzca altos niveles de pigmentos antioxidantes llamados antocianinas. El endospermo púrpura de arroz resultante tiene potencial para disminuir el riesgo de ciertos cánceres, enfermedades cardiovasculares, diabetes y otros trastornos crónicos. El estudio se publicó ayer 27 de junio en la revista Molecular Plant.
«Hemos desarrollado un sistema de apilamiento de transgenes altamente eficiente y fácil de usar llamado TransGene Stacking II que permite el ensamblaje de un gran número de genes en vectores únicos para la transformación de plantas», dice Yao-Guang Liu, de la Universidad Agrícola del Sur de China. «Prevemos que este sistema vectorial tendrá muchas aplicaciones potenciales en esta era de la biología sintética y la ingeniería metabólica».
Hasta la fecha, los enfoques de ingeniería genética se han utilizado para desarrollar arroz enriquecido con betacaroteno (el famoso “arroz dorado”) y folato, pero no antocianinas. Aunque estos compuestos promotores de la salud son naturalmente abundantes en algunas variedades de arroz negro y rojo, están ausentes en los granos de arroz pulidos porque la cáscara, el salvado y el germen han sido eliminados en el procesamiento del arroz, dejando sólo el endosperma.
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Los intentos previos de producir antocianinas en el arroz mediante ingeniería genética han fracasado debido a que la vía de biosíntesis subyacente es altamente compleja y ha sido difícil transferir con eficiencia muchos genes a las plantas.
Para abordar este desafío, Liu y sus colegas se propusieron identificar los genes necesarios para la producción de antocianinas en el endosperma del arroz. Para ello, analizaron las secuencias de los genes de la ruta de la antocianina en diferentes variedades de arroz y determinaron con precisión los genes defectuosos en las variedades japonica e indica subespecie que no producen antocianinas.
Basándose en este análisis, desarrollaron una estrategia de apilamiento de transgenes para expresar ocho genes de vías de antocianina específicamente en el endospermo de las variedades de arroz japonica e indica. El arroz con endosperma púrpura resultante tenía altos niveles de antocianina y actividad antioxidante en el endospermo. «Esta es la primera demostración de modificación de una vía metabólica tan compleja en las plantas», dice Liu.
En el futuro, este sistema de vector de apilamiento de transgenes podría usarse para desarrollar biorreactores de plantas para la producción de muchos otros nutrientes e ingredientes medicinales importantes. Por su parte, los investigadores planean evaluar la inocuidad del arroz de endospermo púrpura como alimento biofortificado, e intentarán también diseñar la biosíntesis de las antocianinas en otros cultivos para producir más cereales de endosperma púrpura.
«Nuestra investigación proporciona un sistema de vectores de alta eficiencia para apilar múltiples genes para la biología sintética y lo hace potencialmente factible para modifica vías complejas de biosíntesis en el endospermo de arroz y otras plantas de cultivo como el maíz, trigo y la cebada», dice Liu.