Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una nueva técnica que puede alterar el metabolismo de las plantas. Esta tecnología se ha probado en plantas de tabaco y se ha demostrado que puede reducir los compuestos químicos nocivos, incluidos algunos carcinógenos. Los resultados se pueden utilizar para mejorar los beneficios para la salud de los cultivos.
«Se pueden utilizar varias técnicas para reducir con éxito compuestos químicos específicos, o alcaloides, en plantas como el tabaco, pero la investigación ha demostrado que algunas de estas técnicas pueden aumentar otros compuestos químicos dañinos mientras se reduce el compuesto objetivo». de yo shihProfesor Biología y microbiología vegetal NC State y autor correspondiente de un artículo que describe la investigación. «Nuestra tecnología redujo una serie de compuestos nocivos, incluida la nicotina adictiva, la N-nitrosonornicotina cancerígena (NNN) y otras nitrosaminas específicas del tabaco (TSNA), simultáneamente sin efectos adversos en la planta».
La tecnología utiliza factores de transcripción y elementos reguladores como herramientas moleculares para nuevos diseños regulatorios. Los elementos reguladores son segmentos cortos de ADN no codificantes que controlan la transcripción de genes codificantes proximales. Los factores de transcripción son proteínas que ayudan a activar o desactivar genes específicos al unirse a elementos reguladores. Xie planteó la hipótesis de que estas podrían ser herramientas moleculares útiles para diseñar nuevas regulaciones para diseñar nuevos rasgos de plantas. Se sabe que los dos factores de transcripción de Arabidopsis en particular, PAP1 y TT8, regulan la biosíntesis de antocianinas o clases de compuestos alimentarios con propiedades antioxidantes. Xie también planteó la hipótesis de que estas proteínas podrían usarse como herramientas moleculares para ayudar a suprimir varios niveles de compuestos químicos dañinos, como la nicotina.
«PAP1 regula la pigmentación, por lo que las plantas de tabaco con genes PAP1 sobreexpresados son rojas», dijo Shih. «Examinamos el ADN de las plantas y descubrimos que el tabaco contiene elementos reguladores preferidos para PAP1 y TT8 cerca de los genes JAZ, que inhiben la biosíntesis de nicotina. Luego sugerimos que estos elementos eran herramientas adecuadas para realizar pruebas. En total, encontramos cuatro genes JAZ activos en plantas de tabaco rojo. Con los casetes PAP1 y TT8 sobre-diseñados «.
Xie y sus colegas probaron la hipótesis al examinar las plantas de tabaco en el invernadero y en el campo y demostraron que los compuestos químicos nocivos y la nicotina se redujeron en ambos tipos de experimentos. Los niveles de NNN se redujeron del 63 al 79% en hojas de plantas de tabaco con PAP1 y TT8 sobreexpresadas, por ejemplo. En general, cuatro TSNA cancerígenos se redujeron significativamente con esta técnica.
Xie cree que esta tecnología tiene el potencial de usarse en plantas de otros cultivos para mejorar otras cualidades beneficiosas y hacer que ciertos alimentos sean más saludables.
Referencia: Lee M, He X, La Huvari C, et al. a repetidamente El diseño de regulación muestra eficacia en la alteración del metabolismo secundario de la planta. Revista de investigación avanzada. 2021 doi: 10.1016 / j.jare.2021.06.017.
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