Un tomate modificado genéticamente , o tomate transgénico , es un tomate al que se le han modificado los genes mediante ingeniería genética . El primer alimento modificado genéticamente de prueba fue un tomate diseñado para tener una vida útil más larga (el Flavr Savr ), pero nunca llegó al mercado. El primer tomate de consumo directo fue aprobado en Japón en 2021. [1] El trabajo principal se centra en el desarrollo de tomates con nuevas características como una mayor resistencia a las plagas o estrés ambiental . [2]Otros proyectos tienen como objetivo enriquecer los tomates con sustancias que pueden ofrecer beneficios para la salud o ser más nutritivas . Además de tener como objetivo producir nuevos cultivos, los científicos producen tomates modificados genéticamente para comprender la función de los genes presentes de forma natural en los tomates.
Los tomates silvestres son pequeños, verdes y poco apetitosos, [3] pero después de siglos de cultivo , ahora se cultivan miles de variedades en todo el mundo. [4] A fines de la década de 1980 se desarrollaron técnicas de ingeniería genética mediadas por Agrobacterium que podían transferir con éxito material genético al genoma nuclear de los tomates. [5] El material genético también puede ser insertado en de una célula de tomate cloroplasto y chromoplast plastomas utilizando biolística . Los tomates fueron el primer cultivo alimenticio con una fruta comestible cuando esto fue posible. [6]
Ejemplos de
Maduración retrasada
Los tomates se han utilizado como organismo modelo para estudiar la maduración de frutos climatéricos . Para comprender los mecanismos involucrados en el proceso de maduración, los científicos han modificado genéticamente las papas. [7]
En 1994, Flavr Savr se convirtió en el primer alimento transgénico cultivado comercialmente en obtener una licencia para el consumo humano. Una segunda copia del gen de tomate poligalacturonasa se inserta en el genoma de tomate en el antisentido dirección. [8] La enzima poligalacturonasa degrada la pectina , un componente de la pared celular del tomate , haciendo que la fruta se ablande. Cuando se expresa el gen antisentido, interfiere con la producción de la enzima poligalacturonasa, retrasando el proceso de maduración. El Flavr Savr no logró el éxito comercial y fue retirado del mercado en 1997. Se utilizó una tecnología similar, pero usando una versión truncada del gen de la poligalacturonasa, para hacer una pasta de tomate . [9]
DNA Plant Technology (DNAP), Agritope y Monsanto desarrollaron tomates que retrasaron la maduración al impedir la producción de etileno , [9] una hormona que desencadena la maduración de la fruta. [10] Los tres tomates inhibieron la producción de etileno al reducir la cantidad de ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC), el precursor del etileno. El tomate de DNAP, llamado Endless Summer, insertó una versión truncada del gen ACC sintasa en el tomate que interfería con la ACC sintasa endógena . [9] El tomate de Monsanto fue diseñado con el gen ACC desaminasa de la bacteria del suelo Pseudomonas chlororaphis que redujo los niveles de etileno al descomponer el ACC. [11] Agritope introdujo un gen que codifica S-adenosilmetionina hidrolasa (SAMasa) derivado del bacteriófago T3 de E. coli , que redujo los niveles de S-adenosilmetionina, un precursor de ACC. [12] Endless Summer se probó brevemente en el mercado, pero los argumentos de las patentes obligaron a retirarlo. [13]
Los científicos de la India han retrasado la maduración de los tomates silenciando dos genes que codifican las enzimas modificadoras de la N- glucoproteína , la α-manosidasa y la β-DN-acetilhexosaminidasa. Los frutos producidos no se dañaron visiblemente después de ser almacenados a temperatura ambiente durante 45 días, mientras que los tomates sin modificar se pudrieron. [14] En India, donde el 30% de la fruta se desperdicia antes de que llegue al mercado debido a la falta de refrigeración y la mala infraestructura vial, los investigadores esperan que la ingeniería genética del tomate pueda disminuir el desperdicio. [15]
Tolerancia al estrés ambiental
Las tensiones abióticas como las heladas, la sequía y el aumento de la salinidad son un factor limitante para el crecimiento de los tomates. [16] Si bien actualmente no se comercializan plantas tolerantes al estrés modificadas genéticamente, se han investigado enfoques transgénicos . Se desarrolló un tomate temprano que contenía un gen anticongelante ( afa3 ) de la platija de invierno con el objetivo de aumentar la tolerancia del tomate a las heladas, que se convirtió en un ícono en los primeros años del debate sobre los alimentos genéticamente modificados , especialmente en relación con lo percibido. dilema ético de combinar genes de diferentes especies. Este tomate ganó el apodo de "tomate de pescado". [17] Se encontró que la proteína anticongelante inhibe la recristalización del hielo en la sangre de la platija, pero no tiene ningún efecto cuando se expresa en el tabaco transgénico. [18] El tomate resultante nunca se comercializó, posiblemente porque la planta transgénica no se desempeñó bien en su tolerancia a las heladas u otras características agronómicas. [18]
Se han insertado en el tomate otros genes de diversas especies con la esperanza de aumentar su resistencia a diversos factores ambientales. Se insertó en el tomate un gen del arroz ( Osmyb4 ), que codifica un factor de transcripción , que demostró aumentar la tolerancia al frío y la sequía en plantas transgénicas de Arabidopsis thaliana . Esto resultó en una mayor tolerancia a la sequía, pero no pareció tener ningún efecto sobre la tolerancia al frío. [19] sobreexpresa una vacuolar Na + / H + antiport ( AtNHX1 ) a partir de A. thaliana conducen a la sal de la acumulación en las hojas de las plantas, pero no en el fruto y se deja que crezcan más en soluciones salinas de tipo salvaje las plantas. [20] Fueron las primeras plantas comestibles tolerantes a la sal que se hayan creado. [21] Los genes osmóticos del tabaco sobreexpresados en tomates produjeron plantas que tenían un mayor contenido de agua que las plantas silvestres, lo que aumentaba la tolerancia a la sequía y el estrés salino. [22]
Resistencia a plagas
La toxina insecticida de la bacteria Bacillus thuringiensis se ha insertado en una planta de tomate. [23] Cuando se realizaron pruebas de campo, mostraron resistencia al gusano cuerno del tabaco ( Manduca sexta ), el gusano del fruto del tomate ( Heliothis zea ), el oxiuro del tomate ( Keiferia lycopersicella ) y el barrenador del fruto del tomate ( Helicoverpa armigera ). [24] [25] Una prueba de alimentación de 91 días en ratas no mostró efectos adversos, [26] pero el tomate Bt nunca se ha comercializado. Se han creado tomates resistentes a un nematodo agallador insertando un gen inhibidor de cisteína proteinasa de taro . [27] Un gen de cecropina B sintetizado químicamente , que generalmente se encuentra en la polilla gigante de la seda ( Hyalophora cecropia ), se ha introducido en las plantas de tomate y los estudios in vivo muestran una resistencia significativa a la marchitez bacteriana y la mancha bacteriana . [28] Cuando se evita que las proteínas de la pared celular, poligalacturonasa y expansina se produzcan en las frutas, son menos susceptibles al hongo Botrytis cinerea que los tomates normales. [29] [30] Los tomates resistentes a las plagas pueden reducir la huella ecológica de la producción de tomates y, al mismo tiempo, aumentar los ingresos agrícolas. [31]
Nutrición mejorada
Los tomates se han alterado en un intento de agregar contenido nutricional. En 2000, la concentración de provitamina A se incrementó al agregar un gen bacteriano que codifica la fitoeno desaturasa , aunque la cantidad total de carotenoides permaneció igual. [32] Los investigadores admitieron en ese momento que no tenía perspectivas de ser cultivado comercialmente debido al clima anti-transgénicos. Sue Meyer, del grupo de presión Genewatch , le dijo a The Independent que creía: "Si cambias la bioquímica básica, podrías alterar los niveles de otros nutrientes muy importantes para la salud". [33] Más recientemente, los científicos crearon tomates azules que han aumentado la producción de antocianina , un antioxidante en los tomates de varias formas. Un grupo agregó un factor de transcripción para la producción de antocianina de Arabidopsis thaliana [34] mientras que otro usó factores de transcripción de boca de dragón ( Antirrhinum ). [35] Cuando se usaron los genes de boca de dragón, las frutas tenían concentraciones de antocianinas similares a las de las moras y los arándanos . [36] Los inventores del tomate azul transgénico utilizando genes de boca de dragón, Jonathan Jones y Cathie Martin del Centro John Innes , fundaron una empresa llamada Norfolk Plant Sciences [37] para comercializar el tomate azul. Se asociaron con una empresa en Canadá llamada New Energy Farms para cultivar una gran cosecha de tomates azules, a partir de los cuales crear jugo para probar en ensayos clínicos en el camino hacia la obtención de la aprobación regulatoria. [38] [39]
Otro grupo ha tratado de aumentar los niveles de isoflavona , conocida por sus posibles propiedades preventivas del cáncer, mediante la introducción de la isoflavona sintasa de la soja en los tomates. [40]
En 2021, Japanese Sanatech Seed emitió la variedad de tomate Sicilian Rouge High GABA con niveles aumentados de GABA . [1]
Sabor mejorado
Cuando la geraniol sintasa de albahaca limón ( Ocimum basilicum ) se expresó en frutos de tomate bajo un promotor específico de la fruta, el 60% de los probadores de sabor no entrenados prefirieron el sabor y el olor de los tomates transgénicos. Los frutos contenían aproximadamente la mitad de la cantidad de licopeno . [41]
Vacunas
Los tomates (junto con las patatas , los plátanos y otras plantas) se están investigando como vehículos para administrar vacunas comestibles . Se han realizado ensayos clínicos en ratones utilizando tomates que expresan anticuerpos o proteínas que estimulan la producción de anticuerpos dirigidos contra norovirus , hepatitis B , rabia , VIH , ántrax y virus respiratorio sincitial . [42] Los científicos coreanos están estudiando el uso del tomate para expresar una vacuna contra la enfermedad de Alzheimer . [43] Hilary Koprowski , que estuvo involucrado en el desarrollo de la vacuna contra la polio , llevó a un grupo de investigadores en el desarrollo de un tomate que expresa una vacuna recombinante para el SARS . [44]
Investigación básica
Los tomates se utilizan como organismo modelo en la investigación científica y con frecuencia se modifican genéticamente para una mayor comprensión de procesos particulares. Los tomates se han utilizado como modelo en la clonación basada en mapas , donde se deben crear plantas transgénicas para demostrar que un gen se ha aislado con éxito. [45] La hormona peptídica vegetal , sistemina , se identificó por primera vez en plantas de tomate y se ha utilizado la modificación genética para demostrar su función, agregando genes antisentido para silenciar el gen nativo o agregando copias adicionales del gen nativo. [46] [47]
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