James Giovannoni, biólogo molecular del Laboratorio de Investigación de Plantas, Suelos y Nutrición del Servicio de Investigación Agrícola (ARS), y Zhangjun Fei, bioinformático del Instituto Boyce Thompson (BTI), ambos en Ithaca, Nueva York, han acabado con el dicho popular de que los tomates comprados en tienda apenas tienen sabor.
Un genoma es un mapa biológico de los genes de un organismo y sus funciones. Pero un genoma generalmente es de una sola variedad, que luego actúa como genoma de referencia para el resto de la especie.
La construcción del pan-genoma del tomate, publicado en Nature Genetics, incluye todos los genes de 725 tomates silvestres cultivados y estrechamente relacionados, que revelaron 4.873 genes que estaban ausentes del genoma de referencia original.
Si bien los tomates cultivados tienen una amplia gama de variaciones físicas y metabólicas, ha habido varios cuellos de botella severos durante su domesticación y reproducción.
Esto significa que los tomates de hoy tienen una base genética estrecha. El pan-genoma ayuda a identificar qué genes adicionales más allá de la referencia podrían estar disponibles para el mejoramiento y la mejora de cultivos.
El gen que influye en el sabor de los tomates
En los tiempos modernos, los agricultores se han concentrado en una serie de características como rendimiento, vida útil, resistencia a enfermedades y tolerancia al estrés, de gran importancia económica.
El tomate está entre las frutas y hortalizas más consumidas, con una producción anual mundial de 182 millones de toneladas y un valor de más de 55.000 millones de euros.
Los tomates son el segundo vegetal más consumido en España, por ejemplo, después de las patatas. Según el último Informe del Consumo Alimentario en España, cada español consume 13,22 kilos de tomate al año, lo que representa un 25% del consumo total de frutas y hortalizas frescas.
«Uno de los descubrimientos más importantes de la construcción de este pan-genoma es una forma rara de un gen marcado como TomLoxC, que difiere principalmente en la versión de su promotor genético de ADN. El gen influye en el sabor de la fruta al catalizar la biosíntesis de varios lípidos (volátiles involucrados en grasas): compuestos que se evaporan fácilmente y contribuyen al aroma«, explica Giovannoni.
Interés renovado por la mejora del sabor
Además, los investigadores encontraron un nuevo papel de TomLoxC. También facilita la producción de un grupo de apocarotenoides (químicos orgánicos derivados de carotenoides, incluidos los precursores de la vitamina A) que funcionan como moléculas de señalización y que influyen en una variedad de respuestas en las plantas, incluido el estrés ambiental. Los compuestos también tienen una variedad de olores florales y frutales que son importantes en el sabor del tomate.
La versión rara de TomLoxC se encontró en solo el 2% de las variedades de tomate más antiguas o tradicionales, aunque la versión estaba presente en el 91% de los tomates silvestres del tamaño de la grosella, principalmente Solanum pimpinellifolium, el antecesor silvestre del tomate cultivado.
No obstante, se está volviendo más común en las variedades de tomate más nuevas. «Parece que pudo haber una fuerte presión contra la selección o, al menos, ninguna selección para la presencia de esta versión de TomLoxC al inicio de la domesticación de los tomates», explica Giovannoni, «el aumento en la prevalencia de esta forma en los tomates modernos probablemente refleja el interés renovado de los criadores en mejorar el sabor«.
Amplia gama de información genética
Con la disponibilidad de esta amplia gama de información genética específica, los mejoradores deberían poder trabajar rápidamente para aumentar el sabor de los tomates de producción en masa, al tiempo que conservan los rasgos que los convierten en un cultivo económicamente ventajoso.
«Estos nuevos genes descubiertos a partir del pan-genoma del tomate agregan información sustancial al repertorio del genoma del tomate y brindan oportunidades adicionales para su mejora”, continúa Zhangjun Fei. “Los perfiles de presencia y ausencia de estos genes en diferentes poblaciones de tomates han arrojado luces importantes sobre cómo la selección humana de los rasgos deseados han remodelado los genomas del tomate«.
Los científicos esperan que la adición de cerca de 5.000 genes al repertorio del genoma proporcione oportunidades adicionales de mejora a medida que se determinen sus papeles en la biología del tomate y la calidad de la fruta.
