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(A) Peso fresco de los tubérculos y (B) nº de tubérculos/planta en plantas de patata cultivadas en cámara: comparación de la variedad control (WT) con las líneas transformadas L2, L5 y L6. (C) Imágenes representativas de las plantas analizadas

De forma cada vez más frecuente en los distintos ecosistemas, la disponibilidad de agua y nutrientes es limitada, especialmente en suelos pobres y marginales, lo que limita la supervivencia, el crecimiento y la reproducción de las plantas de cultivo.

En un nuevo artículo en colaboración entre INIA-CSIC y las Universidades Politécnica de Madrid (UPM), de Valencia (UPV) y Austral de Chile (Valdivia), junto con el Instituto de Agrobiotecnologiaa (IdAB), el Centro Nacional de Biotecnologia (CNB-CSIC) y el Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea “La Mayora” (IHSM; CSIC-UMA), se describe la utilización de un grupo de genes reguladores de tipo DOF para aumentar la producción y la calidad del tubérculo en condiciones de producción en campo.

Recientemente, nuestro grupo ha identificado un grupo de factores de transcripción específicos de plantas (TF), de tipo DOF, los CDFs (Cycling DOF Factors), como componentes esenciales de las redes reguladoras transcripcionales implicadas en el control del balance Carbono-Nitrógeno en plantas. Si bien la mayor parte de la caracterización funcional de los CDF se ha reportado en la planta modelo Arabidopsis, los análisis realizados sugieren que sus funciones están conservadas en distintos cultivos de interés agronómico.

En este trabajo colaborativo entre investigadores del consorcio, hemos explorado los efectos de la expresión del factor transcripcional tipo DOF, AtCDF1, en la composición de los tubérculos y en el rendimiento agronómico de plantas de patata cultivadas tanto en cámaras de crecimiento como en condiciones de producción en campo abierto.

Los resultados mostraron que las líneas transgénicas generadas presentaban un mayor rendimiento agronómico en la producción de tubérculos en condiciones de producción en campo, en comparación con la variedad comercial control usada en el ensayo. Los análisis fisiológicos indicaron que el incremento en la producción de tubérculos se debe a una mayor distribución de fotoasimilados hacia los tubérculos en desarrollo.

Además, los análisis metabolómicos y proteómicos de los tubérculos de las plantas obtenidas mostraron cambios en el contenido de almidón, azúcares y aminoácidos, todos los cuales están relacionados con una mejor calidad nutricional de los mismos. Los análisis proteómicos de los tubérculos revelaron que estos cambios pueden explicarse por cambios en la expresión de proteínas involucradas en la producción de energía y diferentes aspectos del metabolismo de carbono y nitrogeno.

En conjunto, nuestros resultados confirmaron el interés biotecnológico de genes tipo CDF en los programas de mejora para el rendimiento y la calidad de los cultivos, ya que se promueve una mayor fuerza de sumidero en el tubérculo.

Referencia:

Carrillo L, Baroja-Fernández E, Renau-Morata B, Muñoz FJ, Canales J, Ciordia S, Yang L, Sánchez-López ÁM, Nebauer SG, Ceballos MG, Vicente-Carbajosa J, Molina RV, Pozueta-Romero J and Medina J (2023). Ectopic expression of the AtCDF1 transcription factor in potato enhances tuber starch and amino acid contents and yield under open field conditions. Front. Plant Sci. 14:1010669. doi: 10.3389/fpls.2023.1010669

Más información: medina.joaquin@inia.csic.es