Desde el Centro de Investigación Científica de Yucatán (CICY), dos investigadoras trabajan a nivel molecular en el estudio del achiote (Bixa orellana L.) y plátano (Musa paradisiaca) con el propósito de mejorarlos genéticamente tanto con fines científicos como de transferencia a nivel industrial.
Renata Rivera Madrid ha dedicado gran parte de su carrera científica al estudio de Bixa orellana L., una planta de gran importancia económica a nivel mundial debido al alto contenido de bixina en sus semillas. Este pigmento natural de color rojo-naranja se usa comúnmente como colorante y las semillas molidas sirven como condimento en muchos platillos tradicionales, como la cochinita pibil.
“El achiote es una planta muy particular porque produce altas concentraciones de bixina, un pigmento muy útil en la industria alimentaria, la industria farmacéutica y con un fuerte auge en la industria cosmética. Su valor no es solo a nivel natural sino comercial, de esta planta se obtienen grandes cantidades de un pigmento que es muy sano para los humanos y los animales”, destacó Renata Rivera.
Rosa María Escobedo Gracia Medrano, investigadora nacional nivel I, se ha dedicado al estudio de las musáceas en la península de Yucatán, donde fue una de las pioneras en el desarrollo de la embriogénesis somática (formación de un embrión sin fecundación) de variedades de plátano de interés agronómico como herramienta para su mejoramiento genético.
Plátano, reproducción y resistencia a enfermedades
El plátano tiene su origen en Asia Meridional, siendo conocido desde el año 650. La especie llegó a las Canarias en el siglo XV y se introdujo al continente americano en 1516, mientras que su cultivo comercial se inició a finales del siglo XIX y principios del XX.
“El problema con la reproducción del plátano es que este no se reproduce sexualmente, sino por lo que conocemos como ‘hijitos’, en zonas en donde puede haber enfermedades que son transmitidas por bacterias que están en el suelo, por lo que si uno saca el hijito y lo lleva a otra localidad, puede traspasar la enfermedad”, señaló Rosa María Escobedo.
A través del Centro Internacional para Banano y Plátano de la Universidad de Leuven —donde se resguardan especies de todo el mundo bajo condiciones in vitro—, el CICY introdujo a México nuevas especies que catalogaron y ordenaron en la colección de germoplasma del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), localizada en un sitio experimental ubicado en Uxmal.
“A partir de eso, tomamos las especies silvestres que sí tienen semilla y especies cultivadas, como son el plátano roatán o el plátano manzano, que es muy demandado en Yucatán, con otros cultivares que podían tener mucho potencial para que se utilicen en México porque tienen cierta resistencia a enfermedades que devastan el cultivo de plátano”, apuntó.
Dos vías de morfogénesis para el mejoramiento
El equipo de la investigadora ha realizado estudios de diversidad genética con marcadores moleculares, bioquímicos, análisis de carbohidratos solubles (entre ellos los fructanos) y estudios fisiológicos de fotosíntesis, además de que desarrollaron algunos híbridos para estudios de fotosíntesis.
“Esto motivó el desarrollo de dos vías de morfogénesis: organogénesis directa y embriogénesis somática. La multiplicación masiva a través de ambas vías permite realizar movimientos de germoplasma a nivel fitosanitario libres de patógenos. Esa es la importancia del desarrollo de ambas metodologías”, resaltó.
Conservación del germoplasma
Además de la clonación, la embriogénesis somática puede utilizarse como herramienta para hacer mejoramiento genético por transformación, y también constituye un método para conservar el germoplasma en bancos mediante criopreservación (proceso en el que son congelados a muy bajas temperaturas).
“El chiste es que a la larga tengamos la vía de clonación del material genético de importancia para hacer mejoramiento biotecnológico y también lo tengamos guardado en un reservorio. Al final, esto es el desarrollo de una semilla sintética”, apuntó.
A partir de brotes en proliferación o de embriones somáticos, la investigadora se ha encargado de regenerar plantas in vitro y estudiar sus variaciones de parámetros fisiológicos en campo.
Otro estudio de importancia en torno al plátano es la obtención del transcriptoma de los diferentes estadios de desarrollo del embrión de Musa paradisiaca, lo que permitirá conocer qué genes son más importantes durante cada estadio y de qué manera desarrollar el embrión adecuadamente para obtener una semilla sintética que se adecúe a las condiciones de criopreservación.
Primeros estudios del achiote en México
Cuando Renata Rivera Madrid inició su investigación en achiote, no existía ningún estudio a nivel molecular en México. “A lo largo de los años hemos implementado metodologías específicas para esta planta, ya que las que existían en biología molecular de plantas no eran adecuadas para el análisis de los ácidos nucleicos de esta, pues contiene altos contenidos de carotenos, polifenoles y de otros compuestos propios de una planta tropical que hacía difícil el trabajo fino de esta planta”.
El equipo de la investigadora ha implementado metodologías que han permitido conocer los genes que participan en la síntesis de bixina y los diversos compuestos del achiote, pero se dieron cuenta de que existía una gran variación de las plantas una vez que estaban en campo.
“A partir de ese momento, nos dimos cuenta que es importante que se generen líneas que tengan tanto altos contenidos de bixina como ciertas características que puedan conservar los pigmentos. Por ejemplo, los frutos generalmente son abiertos o se abren al madurar y queríamos generar plantas en las que no se abrieran los frutos porque cuando lo hacen, se dañan los pigmentos que contienen”, apuntó.
Nuevos descubrimientos de la síntesis de bixina
El grupo de investigación que dirige la doctora Renata Rivera, del CICY, desarrolla una plantación experimental en el Centro Regional Universitario de la Universidad Chapingo de generaciones provenientes de padres con fruto cerrado y alto contenido de bixina.
“Así se hace de manera tradicional, cruzas los materiales más importantes, los que consideras que tienen las características a mejorar y cruzas a los padres para obtener los hijos y de esos hijos vuelves a cruzar con el padre o entre ellos para tener otras generaciones, un poco como lo hizo Mendel con sus chícharos”, apuntó.
Dado que Bixia orellana es una planta leñosa, obtener generaciones que se mejorasen genéticamente de acuerdo con los objetivos planteados, requería de varios años. Por tanto, los estudios se complementaron con tecnologías de secuenciación masiva e identificación de fenotipos con marcadores moleculares, entre otras.
La investigadora nacional con nivel II también ha logrado obtener el transcriptoma del achiote, con lo que se ha descubierto una gran cantidad de genes que probablemente están participando en la síntesis de bixina. “Previamente se había publicado en la revista Science que solamente eran tres, pero nosotros, con la obtención y análisis del transcriptoma de achiote, sabemos que pueden ser más de tres y que probablemente haya más de una ruta para la síntesis de bixina”, expresó.
