Investigadores utilizaron un sistema CRISPR basado en virus para editar con precisión la enzima reguladora HMGR en petunias y lechuga, desbloqueando eficazmente un “freno” metabólico natural que limita la producción de aromas y nutrientes. Al ajustar finamente este control regulador en lugar de desactivar completamente el gen, permitieron que las plantas dirigieran más energía hacia la producción de compuestos aromáticos y antioxidantes beneficiosos para la salud. El resultado fue un crecimiento más vigoroso, una fragancia floral más intensa y un mayor valor nutricional.
Lo más importante es que, al no introducir ADN externo, este enfoque libre de transgenes ofrece un nuevo y potente marco para desarrollar cultivos de mayor calidad y enriquecidos en nutrientes mediante edición genética de precisión.
[Universidad Hebrea de Jerusalem] – Durante mucho tiempo, los científicos han intentado comprender por qué algunas plantas son potencias aromáticas mientras que otras apenas desprenden fragancia. Ahora, un equipo de investigación de la Universidad Hebrea de Jerusalem ha logrado descifrar un “cuello de botella” genético, utilizando edición genética de precisión para potenciar el aroma de las flores y el perfil nutricional de las hortalizas.
El estudio, liderado por el Dr. Oded Skaliter y el Prof. 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 en la producción de terpenoides, el grupo más grande de compuestos naturales en las plantas. Los terpenoides son responsables de funciones que van desde la defensa vegetal y el dulce aroma de una rosa, hasta los colores llamativos de los frutos y las propiedades medicinales de fármacos antipalúdicos.
Rompiendo el freno genético
En la naturaleza, las plantas cuentan con un sistema interno que evita la sobreproducción de ciertos metabolitos. La enzima HMGR posee un dominio regulador específico que funciona como un freno metabólico. Cuando la planta detecta que tiene suficientes terpenoides, este dominio desactiva la HMGR para detener su producción y ahorrar energía.
Utilizando un sistema CRISPR/Cas9 basado en virus, los investigadores se dirigieron a 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 perjudicar la salud de la planta.
“Estos resultados establecen una estrategia libre de transgenes para mejorar la producción de compuestos naturales, como volátiles y pigmentos”, afirmó el Prof. Alexander Vainstein.
“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”.
Los resultados fueron notables. Las petunias editadas no solo tenían un aroma más intenso, sino que también eran más vigorosas y producían flores de mayor tamaño.
Una conexión sorprendente
Uno de los hallazgos más inesperados fue que la edición de la vía de los terpenoides también incrementó otro grupo completamente distinto de metabolitos llamados fenilpropanoides. Estos compuestos son responsables de notas especiadas y florales en muchos aromas, como el olor a almendra o a clavo.
“Descubrimos que las mutaciones inducidas aliviaron la regulación negativa por retroalimentación de la enzima”, explicó el Dr. Oded Skaliter.
“Esto revela una capa compleja de interacción entre las vías metabólicas y muestra cómo podemos utilizar el mejoramiento de precisión para mejorar las cualidades sensoriales de las plantas”.
Al analizar la química interna de las plantas, el equipo descubrió que la edición genética provocó un “desplazamiento de carbono”. Como la vía de los terpenoides funcionaba de manera más eficiente, la planta comenzó a producir más carbono disponible, que luego se canalizó hacia otras rutas relacionadas con el aroma y la salud.
De flores más aromáticas a ensaladas más saludables
Los investigadores aplicaron la misma estrategia a la lechuga, un cultivo apreciado por su textura crujiente, pero a menudo criticado por su baja densidad nutricional. La lechuga editada mostró niveles más altos de sesquiterpenos y apocarotenoides, compuestos que contribuyen al sabor y a la actividad antioxidante.
Esta estrategia “libre de transgenes” es especialmente relevante para el futuro de la agricultura. Dado que las plantas finales no contienen ADN foráneo, representan una alternativa precisa para la ingeniería metabólica que podría lograr mayor aceptación por parte de los consumidores que los organismos genéticamente modificados tradicionales.
El artículo científico titulado “Targeted Gene Modification of HMGR Enhances Biosynthesis of Terpenoid and Phenylpropanoid Volatiles in Petunia and Lettuce” está disponible en el International Journal of Molecular Sciences y puede consultarse en: https://doi.org/10.3390/ijms27031522.
Karen Rossow T. | Directora AMUHJ
Universidad Hebrea de Jerusalem
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