Los científicos de la Universidad Estatal de Ohio han desarrollado una plataforma de análisis de datos para mejorar el proceso de mejoramiento genético de las manzanas, incluyendo su sabor, nutrición, resistencia a enfermedades y otros rasgos ventajosos.
Ohio State News / 2 de septiembre, 2021.- Una nueva plataforma que contiene datos de más de 100 variedades de manzanas podría reducir años del proceso de mejoramiento genético y permitir evaluaciones basadas en datos sobre cómo aumentar los beneficios para la salud de la fruta favorita de Estados Unidos.
Esta nueva plataforma de análisis desarrollada por un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Ohio (Ohio State) combina la genética detrás de rasgos específicos e información sobre cientos de compuestos químicos (desde azúcares y ácidos hasta una gran cantidad de antioxidantes) en la fruta, que ayudan a que las manzanas sean un alimento saludable.
Al mostrar las relaciones entre la genética y los compuestos en las frutas de manzana conocidas como fitoquímicos, la plataforma tiene el potencial de eliminar algunas de las conjeturas y el tiempo del proceso de mejoramiento: por lo general, se necesitan alrededor de siete años para pasar de la combinación de variedades parentales a la primera prueba de sabor del nuevo tipo de manzana, y podría llevar décadas crear una variedad completamente nueva.
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Además, la investigación complementaria sobre fitoquímicos que pueden proporcionar beneficios para la salud podría darles a los investigadores una ventaja en los estudios para confirmar qué compuestos ofrecen la mejor oportunidad para desarrollar una manzana más nutritiva, dijo la autora del estudio Jessica Cooperstone, profesora asistente de horticultura y ciencia de cultivos en Ohio State.
“Es un enfoque que nos permite comprender mejor cómo la genética de la manzana afecta la producción de muchos compuestos en la manzana. Queríamos ayudar a desarrollar herramientas que simplificaran este proceso y permitieran a las personas usar los datos para tomar decisiones sobre el proceso de mejoramiento de la manzana ”, agregó.
Cooperstone se especializa en compuestos químicos llamados metabolitos que hacen que las manzanas y los tomates sean nutritivos. Ella y sus colegas se enfocan en descubrir cómo crear y cultivar las versiones más saludables de estos cultivos como sea posible.
“Si podemos mejorar la calidad nutricional de los cultivos, deberíamos hacerlo. Mi filosofía siempre ha sido mejorar los alimentos que la gente ya come; no mejoremos algo y luego tengamos que convencer a la gente de que lo coma”, dijo Cooperstone, quien también tiene un nombramiento como profesora en el Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos. “Los alimentos que la gente ya quiere comer crean una oportunidad para tener impacto. Eso es lo que realmente estamos tratando de hacer con nuestro trabajo con las manzanas«.
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La investigación aparece en la edición en línea del 1 de septiembre de la revista New Phytologist.
Los coautores del estudio, todos de Ohio State, incluyen a Kathryn Williamson y Emmanuel Hatzakis de ciencia y tecnología de alimentos, y Diane Doud Miller y Jonathan Fresnedo Ramírez de horticultura y ciencia de cultivos. La primera autora, Emma Bilbrey, trabajó en la plataforma mientras era una estudiante de posgrado en el laboratorio de Cooperstone.
Las manzanas son un cultivo importante para Ohio y el Medio Oeste, y son la fruta número uno consumida por los estadounidenses; las manzanas constituyen aproximadamente el 25% de todas las frutas que se consumen en los Estados Unidos.
Las 124 manzanas analizadas en el estudio incluían variedades comunes como Honeycrisp, Gala, Fuji y Golden Delicious, así como manzanas silvestres y posibles variedades que están siendo evaluadas por los productores del Medio Oeste.
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El análisis de todo el genoma de cada manzana permitió la identificación de marcadores genéticos asociados con metabolitos que influyen en rasgos como el sabor, la resistencia a enfermedades y la textura. Los investigadores utilizaron espectrometría de masas de alta resolución y resonancia magnética nuclear para detectar fitoquímicos en las manzanas de una manera «global», un enfoque llamado metabolómica no dirigida.
Luego, el equipo asumió el desafío más grande de integrar todos los datos para determinar las relaciones genotipo-metabolito que podrían guiar la toma de decisiones de mejoramiento de manzanas e informar los estudios de nutrición sobre los vínculos entre compuestos químicos específicos y beneficios para la salud. Como parte de la integración, los investigadores reunieron los datos de una manera que mostraba todos los marcadores genéticos que tenían una asociación con la producción de al menos un fitoquímico.
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“Buscamos relaciones sólidas en lugares del genoma que no están bien estudiados en la manzana y buscamos qué compuestos podíamos identificar y cuáles tenían valor nutricional. Podríamos pasar de los datos no focalizados hasta encontrar genes candidatos responsables de la producción de compuestos, que los investigadores pueden luego validar ”, dijo Cooperstone.
“El objetivo es hacer esto de una manera holística para que no mejore la nutrición mientras sacrifica el rendimiento, la resistencia a las enfermedades y el sabor; está considerando todos estos componentes para tener una manzana buena y productiva, y juntarlos y tratar de mejorarlo a nivel mundial «.
A partir de aquí, el equipo planea utilizar los datos para comprender mejor los compuestos de interés que promueven la salud y emplear enfoques biotecnológicos que podrían acelerar la floración y la producción de frutos en los manzanos.
Este trabajo fue apoyado por el Foods for Health Discovery Theme at Ohio State, el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) y el Centro de Investigación y Desarrollo Agrícola de Ohio. El estudio utilizó el Centro de Supercomputación de Ohio y la instalación de RMN del Centro de Instrumentos Químicos del Campus en Ohio State.