Científicos del Servicio de Investigación Agrícola de EE.UU. (ARS) y el Instituto Boyce Thompson (BTI) habrían identificado un gen responsable de los perfiles de sabor mejorados para los tomates, gracias a su reciente proyecto de mapeo del genoma.

Para el estudio, el biólogo molecular James Giovannoni junto al Laboratorio de Investigación de Plantas, Suelos y Nutrición del ARS y el científico bioinformático de BTI Zhangjun Fei construyeron el pangenoma para el tomate cultivado y sus parientes silvestres, mapeando casi 5.000 genes previamente indocumentados.

Un genoma es un mapa biológico de los genes de un organismo y sus funciones. Pero un genoma generalmente es de una sola variedad, el que luego actúa como un genoma de referencia para el resto de la especie.

Este pangenoma 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 extremos durante su domesticación y reproducción. Esto significa que los tomates de hoy tienen una base genética estrecha.

El pangenoma ayuda a identificar qué genes adicionales más allá de la referencia podrían estar disponibles para el mejoramiento y la mejora de cultivos.

En los tiempos modernos, los genetistas se han concentrado en rasgos como el rendimiento, la vida útil, la resistencia a las enfermedades y la tolerancia al estrés, rasgos que han sido económicamente importantes para los productores.

“Uno de los descubrimientos más importantes de la construcción de este pangenoma es una forma rara de un gen etiquetado 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 una cantidad de compuestos volátiles con lípidos (grasa), compuestos que se evaporan fácilmente y contribuyen al aroma", explicó Giovannoni.

Además, los investigadores encontraron un nuevo papel de TomLoxC. El gen también facilita la producción de un grupo de apocarotenoides: químicos orgánicos que funcionan como moléculas de señalización que influyen en una variedad de respuestas en las plantas, incluidas las tensiones ambientales.

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, 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.

Se está volviendo más común en las variedades más nuevas, lo que sugiere un cambio en el enfoque de la industria.

"Parece que puede haber habido una fuerte presión de selección contraria, o al menos, ninguna selección por la presencia de esta versión de TomLoxC al inicio de la domesticación de los tomates", agregó Giovannoni.

"El aumento en la prevalencia de esta forma en los tomates modernos probablemente refleja el interés renovado de los productores en mejorar el sabor".

Con la disponibilidad de esta amplia gama de información genética específica, los genetistas deberían poder trabajar rápidamente para aumentar el sabor de los tomates de producción masiva comprados en las tiendas, conservando los rasgos que los hacen un cultivo económicamente ventajoso, señaló el Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA).

“Estos nuevos genes descubiertos a partir del pangenoma del tomate agregaron información sustancial al repertorio del genoma del tomate y brindan oportunidades adicionales para la mejora del tomate. 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 ha modificado los genomas de los tomates", explicó Fei.

Los científicos esperan que la adición de cerca de 5.000 genes al repertorio del genoma del tomate proporcione oportunidades adicionales de mejora a medida que se determinen sus roles en la biología del tomate y la calidad de la fruta.

Su investigación incluyó la colaboración con la Universidad de Florida, la Universidad Estatal de Pennsylvania, la Universidad de Valencia, la Universidad de Georgia y la Academia China de Ciencias, con el apoyo del Servicio de Investigación Agrícola del USDA, la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos, BARD, el Fondo Binacional de Investigación y Desarrollo Agrícola Israelí-Estados Unidos, y Premio de Beca Postdoctoral Vaadia-Bard.