Yuca transgénica, aplicación de la biotecnología verde frente a la malnutrición.

Todos hemos leído u oído alguna vez en los medios de comunicación, noticias o reportes sobre  la existencia de un nuevo alimento transgénico, también conocido como OMG (organismo modificado genéticamente), que será comercializado o bien está siendo evaluado por las instituciones u organismos competentes en materia agroalimentaria, para su introducción en la agricultura o en el mercado del consumo. Normalmente se trata de alimentos que reúnen una serie de características que benefician a su propia producción agrícola (mejora en el rendimiento de cultivo, resistencia a plagas o enfermedades, etc) aunque cada vez es más habitual, ver o leer también sobre investigaciones realizadas para mejorar la composición nutricional de los alimentos, lo que se conoce por biofortificación

Estos avances se consiguen a través de la puesta en práctica de diversas estrategias que definen lo que se conoce como biotecnología verde. Entre ellas destacan: expresión una única proteína de interés (con una determinada composición de aminoácidos), expresión de genes que codifican para una enzima (para la síntesis endógena de un nuevo compuesto no presente anteriormente en el alimento) o silenciamiento de otros (cambios en rutas metabólicas para generar nuevos productos metabólicos) así como represión de la producción endógena de un determinado compuesto (caso de sustancias alérgenas). Uno de estos casos es el que se observa en el caso de la yuca (Manihot esculenta).

La yuca o mandioca (Manihot esculenta) es un arbusto originario de Brasil con presencia ampliamente extendida en otras regiones tropicales de África y Asia. Su raíz, de aspecto similar al boniato y muy rica en almidón, constituye la base de la alimentación de más de 800 millones de personas en el mundo (tercera fuente de calorías mundial), siendo el alimento de subsistencia en la mayoría de los casos debido a las características de su cultivo, recolección, rendimiento en la producción de azúcares y su capacidad de recuperación ante enfermedades y plagas. La parte comestible (la raíz) constituye el 80% del peso en seco de la planta y se consume cocida, procesada en gránulos, pastas o harinas. Algunos países de África y Asia consumen las hojas de la planta para una mayor extracción de los nutrientes, pero se trata de un uso escaso. También es salientable su uso con fines comerciales o para la alimentación animal. 

Sin embargo a pesar de todas estas características, la raíz de la yuca posee un escaso valor nutricional, conteniendo solo un 1,5% de proteínas (frente al 7% del trigo) siendo especialmente pobre en aminoácidos sulfurados esenciales como la metionina y la cisteína, vitaminas, hierro, zinc o carotenoides como licopeno, la luteína y el betacaroteno (pro-vitamina A). Son estas deficiencias nutricionales y el hecho de que sea tan ampliamente consumida como alimento base de la dieta, las razones fundamentales que han llevado a los científicos a realizar la biofortificación de la yuca. 

La primera estrategia de biofortificación tuvo lugar entre investigadores de la Universidad de Brasilia (Brasil) en colaboración con otros centros de investigación agroalimentaria, quienes consiguieron desarrollar nuevas variedades de yuca más nutritivas, productivas y resistentes que pudieran ser cultivadas fácilmente por los agricultores. Crearon así las primeras yucas transgénicas por combinación de técnicas de mejora vegetal, genética, biología molecular e ingeniería genética. 

¿Cómo se obtuvieron las primeras yucas transgénicas? 

A través de la creación de híbridos por cruzamientos interespecíficos entre plantas silvestres y plantas domesticadas, retrocruzamientos y una selección asistida por marcadores genéticos. Las plantas silvestres (incluida la arbórea, Manihot glaziovii) poseen una serie de genes que expresan unas características determinadas, no presentes en las plantas domesticadas, y viceversa.

El experimento se planteó de la siguiente forma. Primero se seleccionaron tanto en la planta domesticada como en la silvestre, las características deseables presentes en la planta transgénica: rendimiento, aporte calórico elevado, resistencia a virus mosaico, alto contenido proteínico y si es o no comestible. Luego se llevaron a cabo cruzamientos entre ambas plantas y las plantas hijas se analizaron genéticamente usando marcadores genéticos. Cada una de ellas, presentó una combinación aleatoria de las características deseables siendo la plántula ideal aquella que reunía el mayor número posible de dichas características. La plántula seleccionada así, se cultivó hasta alcanzar la forma adulta y luego fue cruzada otra vez (retrocruzamiento) con la planta domesticada que actuara como progenitora. Las plántulas resultantes en este nuevo cruzamiento fueron seleccionadas de nuevo  hasta que, con más o menos cruzamientos durante varias generaciones, se consiguió una variedad introgresada de la yuca que reunía todas la características deseables , inicialmente escogidas, tanto de la planta domesticada como de la silvestre.

Además de observarse un aumento de 1,5% a 5% de contenido proteico en las raíces, se podía comprobar un aumento en la resistencia a las enfermedades y plagas.

¿Cuáles fueron los siguientes avances en la producción de la yuca transgénica?

Son los que utilizaron y utilizan fundamentalmente estrategias de ingeniería genética. Uno de ellos, es el que busca reducir la producción endógena de compuestos cianógenos (linamarina y lutaustralina) que hacen que ciertas variedades de yuca, resulten altamente tóxicas y mortales, si no se procesan adecuadamente. A través de construcciones antisentido (RNAm complementario al RNAm endógeno) del gen del citocromo P-450 que participa en la ruta de síntesis de la linamarina, se consigue generar un bloqueo en el citocromo P-450 y con ello, la reducción de un 80% del contenido de linamarina de la yuca.

Otro, es la biofortificación de carotenos en la yuca. La raíz de la yuca es pobre en carotenos, siendo especialmente importante la carencia en betacarotenos. Este betacaroteno es fuente fundamental de la vitamina A, micronutriente cuya deficiencia en la dieta, provoca deficiencias visuales graves con especial incidencia en niños de regiones tropicales de África, Asia y Latinoámerica.  Sólo las variedades amarillas de yuca (de cultivo más extendido en regiones septentrionales de Brasil) presentan concentraciones considerables de betacarotenos iguales a 2 mg/10 g de peso en fresco. A través del mapeo genético usando marcadores genéticos basados en DNA y proteínas (microsatélites e isoenzimas) y QTLs (loci que controlan características cuantitativas) se consiguió establecer los puntos de partida genéticos en los que se debe trabajar, para conseguir alcanzar un mayor contenido de carotenos en las raíces de las diferentes variedades de yuca cultivadas.

BioCassava Plus Program

Se trata de un programa liderado por investigadores del Centro de Investigación Agraria Donald Danforth, que pretende desarrollar una biofortificación de la yuca, provocando un aumento en su contenido de carotenos, hierro y proteínas. Para conseguirlo, sus investigaciones se basan en introducir transgenes procedentes de otras especies vegetales y/o de bacterias en las plantas de yuca.

Para conseguir un aumento en el contenido de carotenos, introdujeron transgenes procedentes de la planta A.thaliana y de una bacteria del género Erwiniael DXS y crtb  respectivamente, en una variedad de plantas de yuca consiguiendo con ellos que los niveles de caroteno en las raíces alcanzaran los valores de 30 a 60 μg/g peso seco frente a los 1,5 a 2,5 μg/g peso seco de las plantas control. Actualmente ya se están desarrollando cultivos experimentales al respecto en Puerto Rico, y se ha dado luz verde al estudio de campo en Nigeria y Kenia. En el caso del hierro, el transgen introducido fue el FEA1, procedente de la especie bacteriana Chlamydomonas reinhardtii, que codifica por una proteína transportadora de hierro. Su expresión en las yucas transgénicas consigue que, el contenido de hierro pase de 10 μg/g peso seco en las plantas silvestres a los 30-40 μg/g en las plantas transgénicas. Para las proteínasse elaboró una proteína balanceada, la esporazein, obtenida por la fusión de fragmentos de la subunidad beta de la fracción gliadina de los cereales y la proteína esporamina del boniato

El conjunto de estas técnicas, consigue que la yuca aumente su rendimiento en más del doble de su valor respecto a las especies silvestres y domesticadas, permitiendo con ello hacer frente a la malnutrición no solo en los países donde se cultiva, sino también en el resto del mundo. Sin embargo, para conseguir esto último, será necesario primero hacer frente al elevado coste de las técnicas, a la falta de uniformidad total en los resultados de los experimentos, a las dificultades para demostrar su inocuidad en el ambiente o su calidad  frente al consumidor así como, la opinión pública frente a la comercialización de los organismos modificados genéticamente. 

Nos “leemos” en la próxima entrada!

TatianaDC

Fuentes

CEBALLOS, H. ; OSPINA, B. “La yuca en el tercer milenio. Sistemas modernos de producción, procesamiento, utilización y comercialización”. Cap.21 Editado por CIAT. 2002  ; FREGENE, M. et al. ” Opportunities for Biofortification of Cassava for Sub-Saharan Africa: The BioCassava Plus Program” Donald Danforth Plant Science Center  ;   Investigación y Ciencia. Nº 406 Julio 2010   ;    LEVITUS, G. “Biotecnología vegetal: desarrollo y mejores alimentos”. Revista Química Viva nº 3. Diciembre 2011    ;   VIDAL, R. “Nuevas aplicaciones de la genética en la alimentación”. Alim, Nutrición y Salud. Vol. 11, N.º 1, pp. 1-5, 2004.

 

 

 

Anuncios

Responder

Por favor, inicia sesión con uno de estos métodos para publicar tu comentario:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s