Un avance genético ha abierto nuevas oportunidades para que los cultivos de cereales y hortalizas enriquecidos con hierro ayuden a abordar el problema de salud mundial de la anemia. Los genes fueron identificados en la arveja, pero están altamente conservados en todo el reino vegetal, lo que podría ayudar a biofortificar otros cultivos como el trigo y la cebada mediante la edición de genes y otras técnicas modernas de fitomejoramiento.
John Innes Centre / 15 de noviembre, 2023.- Los investigadores del Centro John Innes utilizaron un mapa recientemente disponible del genoma de las arvejas (o guisantes) para identificar la secuencia genética subyacente responsable de dos mutaciones con alto contenido de hierro en las arvejas.
La profesora Janneke Balk, líder de grupo en el Centro John Innes y autora de la investigación, dijo: «Hay una serie de oportunidades interesantes que surgen de esta investigación, pero probablemente el resultado más interesante es que el conocimiento de estas mutaciones podría informar estrategias de edición de genes para aumentar hierro en una amplia gama de cultivos”.
El descubrimiento puede ayudar a abordar el persistente problema de la deficiencia de hierro, un problema de salud nutricional que afecta especialmente a niñas y mujeres en el Reino Unido y otras partes del mundo. Es probable que este problema empeore a medida que la gente coma menos carne debido a la preocupación por el cambio climático.
La anemia por deficiencia de hierro es una afección en la que la falta de hierro en el cuerpo provoca una reducción en la cantidad de glóbulos rojos que ayudan a almacenar y transportar oxígeno.
Los alimentos básicos, como la harina de trigo y los cereales para el desayuno, se fortifican periódicamente para garantizar que consumamos suficiente hierro cada día para evitar este importante déficit nutricional.
Para hacer el descubrimiento, los investigadores del Centro John Innes utilizaron una técnica de secuenciación de ARN que busca los genes expresados en plantas de arvejas con alto contenido de hierro y los compara con plantas de tipo convencional que tienen niveles normales de hierro.
Utilizando técnicas de mapeo computacional y experimentos con plantas, el equipo del grupo de la Dr. Balk ha identificado las mutaciones exactas y sus ubicaciones en el genoma de la arveja.
Al identificar los cambios mínimos en el código genético que han causado estos fenotipos altos en hierro, la investigación ha abierto nuevas oportunidades para la biofortificación, mejorando el valor nutricional de los alimentos.
Las posibles aplicaciones comerciales incluyen el cultivo de brotes de arveja con 10 veces más hierro o suplementos con una forma de hierro natural y más biodisponible sin algunos de los efectos secundarios asociados con los suplementos de hierro derivados químicamente.
Aún más interesante es que este conocimiento de estos genes, que están altamente conservados en todo el reino vegetal, podría ayudar a biofortificar otros cultivos como el trigo y la cebada mediante la edición de genes y otras técnicas modernas de mejoramiento.
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Un misterio científico de larga data
Las dos variedades de arveja con alto contenido de hierro han sido fundamentales en la investigación de los últimos 30 años para comprender mejor cómo las plantas transportan el hierro desde las raíces y lo ponen a disposición de otros órganos, incluidas las semillas.
Las plantas deben regular la absorción de hierro porque demasiado es letal. Las mutaciones identificadas son valiosas porque mantienen altos niveles de acumulación de hierro, pero no tanto como para que el hierro se vuelva muy tóxico para la planta.
Estas mutaciones han estado en el centro de un misterio de larga data. Debido al gran tamaño del genoma del la arveja, los investigadores no pudieron encontrar las mutaciones que causan la acumulación de hierro. Sin embargo, hace 4 años se elaboró el primer borrador de la secuencia completa del genoma de la arveja y esto ayudó enormemente a la profesora Balk y su equipo.
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Esta nueva investigación se suma a esa historia, reflexiona la profesora Balk: “He estado asociada con el campo de la homeostasis del hierro en plantas durante 20 años y en cada conferencia a la que asistí, o en artículos, se mencionan estos dos genes, pero las personas no tenían la mutaciones”.
«Ahora que hemos identificado estos genes mutados, podemos comenzar a hacer avances tanto en la comprensión científica como en mejoras prácticas en la producción de alimentos con mayor contenido de hierro biodisponible».
Las dos mutaciones con alto contenido de hierro en el centro de este antiguo rompecabezas genético fueron creadas en la década de 1990 por dos grupos de investigación diferentes, en Alemania y Estados Unidos.
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Poco después de publicar sus hallazgos, los grupos donaron algunas de las semillas de arveja a la Unidad de Recursos de Germoplasma financiada por BBSRC, un recurso de capacidad nacional con sede en el Centro John Innes. Las reservas de semillas se mantuvieron y mantuvieron viables durante varias décadas”.
La profesora Balk comentó: “Esto fue importante para el éxito de nuestra investigación porque las semillas de uno de los mutantes pierden viabilidad después de un par de años. Muestra el papel clave de los bancos de semillas y el mantenimiento de colecciones históricas”.