Localizado el gen responsable de la piel morada de las ciruelas

11/06/2021  - Material vegetal

Un equipo investigador del CRAG y del IRTA encuentra el gen que determina el color de la piel de la ciruela japonesa debido a la presencia o ausencia de antocianinas

La presencia y acumulación del pigmento antioxidante antocianina define el tono de las ciruelas, y se sabe que la síntesis de este compuesto está regulada por los genes MYB10. Ahora, un equipo investigador del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) y el Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentarias (IRTA) ha encontrado el gen que determina el color de la piel de la ciruela japonesa. En un estudio publicado en la revista científica Frontiers in Plant Science, el equipo revela que el genoma de la ciruela contiene varias copias de los genes MYB10, y que las variaciones del ADN en una de estas copias hacen que las ciruelas tengan antocianinas en la piel (mostrando un color de azul a rojo) o no (presentando un tono amarillo o verde). La ciruela japonesa, muy apreciada por su jugosidad, es la más abundante del mercado para su consumo directo en fresco, y España es uno de sus mayores productores dentro de la Unión Europea, con ciruelos cultivados principalmente en Extremadura, Andalucía y Murcia. Este nuevo estudio proporciona una herramienta muy eficiente para la selección temprana de frutas coloreadas y no coloreadas en los programas de mejora de ciruela japonesa, un avance alineado con los objetivos del Año Internacional de las Frutas y Verduras (AIFV), designado por la Asamblea General de la ONU, de aumentar la eficiencia de los sistemas alimentarios de frutas y promover una nutrición saludable a través de su consumo.

Antocianinas: más allá del color

Los tonos del rojo al azul de las flores y las frutas se deben a las antocianinas, un grupo de pigmentos antioxidantes que promueven la polinización de las flores y protegen las plantas de los daños causados por la luz y la deshidratación. Incorporar estos antioxidantes saludables en nuestra dieta se ha relacionado con efectos anticancerígenos y antiinflamatorios, y con la prevención de enfermedades cardiovasculares, diabetes y obesidad. Manzanas, peras, melocotones, albaricoques, ciruelas, cerezas y fresas, todas frutas de la familia de las rosáceas, constituyen una valiosa fuente de antocianinas, contenidas en su piel y pulpa. Dado que el color de la fruta tiene un impacto importante tanto para la elección de la comunidad consumidora como para su calidad nutricional, no es de extrañar que exista un interés considerable en mejorar estos cultivos para obtener nuevas variedades que den frutos con diversos colores y tonos, al tiempo que se promueve su enriquecimiento en compuestos saludables.

¿Por qué ciruela japonesa?

Dentro de los cultivos de rosáceas, el ciruelo japonés se encuentra entre los que presentan una mayor variación de colores en las frutas, incluyendo tonos y patrones, con variedades que van desde el verde y amarillo sin antocianinas hasta el rojo, el violeta o el azul. «Estudios previos en especies de rosáceas muestran que la síntesis y la acumulación de antocianinas están reguladas por los genes MYB10. En consecuencia, el análisis de estos genes en múltiples variedades de ciruelo japonés ha demostrado ser un excelente modelo para comprender cómo se determina el color de la fruta», indica Arnau Fiol, estudiante de doctorado en el CRAG y primer autor del artículo. «En este estudio, hemos examinado los genes MYB10 de un panel de variedades de ciruelo japonés y hemos constatado que son muy variables. Sorprendentemente, hemos descubierto que algunos cultivares tienen tres copias de uno de los genes MYB10, lo que añade todavía más dificultad al ya complejo análisis de la variación del color de la ciruela», explica Maria José Aranzana, investigadora del IRTA en el CRAG a cargo de este trabajo. «Estudiando cómo se heredan estas variantes genéticas, hemos podido identificar qué combinaciones de variantes están asociadas con las coloraciones de la piel de la fruta con antocianina (de rojo a azul) y sin antocianina (verde o amarillo)», añade.

Impulsando el desarrollo de nuevas variedades

Imagine que queremos desarrollar una nueva variedad de ciruela azul con muchas antocianinas para beneficiarnos de sus propiedades nutracéuticas. Las nuevas variedades de árboles frutales se obtienen en programas de mejora cruzando individuos y examinando los cientos o miles de descendientes en busca de aquellos que presenten el rasgo deseado, en este caso una ciruela más azul, y que también cumplan con los exigentes estándares de calidad del producto. Pueden pasar entre 10 y 20 años desde el primer cruce hasta el registro de una nueva variedad, ya que los frutales tardan un largo período de tiempo en dar frutos (alrededor de 3 a 4 años en ciruelos) y deben pasar varias evaluaciones exhaustivas. «En nuestro trabajo, hemos identificado las variantes genéticas que hacen que las antocianinas se acumulen o no en la piel de la ciruela japonesa. Esto significa que, con solo estudiar el ADN de las plántulas recién germinadas, podemos predecir de forma eficiente el color de la piel de sus futuras frutas, lo que nos permite descartar rápidamente todas las plántulas que producirán frutas verdes. Gracias a este cribado temprano, necesitaríamos una superficie de cultivo más pequeña y menos recursos (hídricos, nutricionales, fitosanitarios y humanos) para obtener la nueva variedad deseada de ciruela rica en antocianinas, con los consiguientes beneficios económicos y medioambientales», apunta Aranzana. El fiable marcador molecular para la selección temprana de ciruelas japonesas coloreadas o no coloreadas desarrollado en esta investigación puede ser usado eficazmente en programas de mejora. Anticipar a nivel de plántula el color del fruto que producirán los árboles al cabo de 3-4 años acorta y optimiza significativamente el proceso de mejora. Dado que el mecanismo subyacente a la variación del color de la fruta se halla conservado dentro de la familia de las rosáceas, esta herramienta ofrece perspectivas prometedoras para la selección del color del fruto determinado por antocianinas en otras especies relacionadas de interés agronómico. Artículo de referencia: Frontiers in Plant Science, Volume 12, Article 655267. 08 June 2021. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.655267 Characterization of Japanese Plum (Prunus salicina) PsMYB10 Alleles Reveals Structural Variation and Polymorphisms Correlating With Fruit Skin Color. Arnau Fiol, Beatriz E. García-Gómez, Federico Jurado-Ruiz, Konstantinos Alexiou, Werner Howad and Maria José Aranzana. Sobre el CRAG El Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) es un centro que forma parte del sistema CERCA de la Generalidad de Cataluña, y que se estableció como consorcio de cuatro instituciones: el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentarias (IRTA), la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) y la Universidad de Barcelona (UB). La investigación del CRAG se extiende desde la investigación básica en biología molecular de plantas y animales de granja, a las aplicaciones de técnicas moleculares para la cría de especies importantes para la agricultura y la producción de alimentos en estrecha colaboración con la industria. Desde el 2016, el CRAG ha sido reconocido como "Centro de Excelencia Severo Ochoa en I+D" por el Ministerio de Economía y Competitividad. Sobre el IRTA El IRTA (Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentarias) es un instituto de investigación dedicado a la I+D+i agroalimentaria en los ámbitos de producción vegetal, producción animal, industrias alimentarias, medio ambiente, cambio global y economía agroalimentaria. La transferencia de sus avances científicos contribuye a la modernización, competitividad y desarrollo sostenible de los sectores agrario, alimentario y acuícola, a la provisión de alimentos sanos y de calidad para los consumidores, así como mejorar el bienestar de la población. El IRTA está adscrito al Departament d’Acció Climàtica, Alimentació i Acció Rural (DARP) de la Generalitat de Catalunya y forma parte del sistema CERCA. Imagen Las ciruelas japonesas muestran una amplia variedad de colores de piel y pulpa, tanto en tono como en patrón, que van desde el verde y amarillo sin antocianinas hasta el rojo, púrpura y azul ricos en antocianinas. Crédito: CRAG-IRTA.