Identifican un nuevo gen crucial para mejorar el tamaño del fruto de tomate

Poco o nada queda de la variedad original de tomate, fruto originario de regiones andinas de América del Sur y que se domesticó hace casi 10.000 años. El que hoy en día se comercializa tiene los frutos mucho más grandes que su ancestro silvestre (Solanum pimpinellifolium), que apenas alcanzaba 1 cm de diámetro.

Investigadores de la Universidad de Almería han publicado en la revista PNAS nuevas claves genéticas sobre el aumento del tamaño del fruto del tomate. Dichas claves están relacionadas con la proteína ENO (por sus siglas en inglés ‘número excesivo de órganos florales’). Esta proteína está codificada por un nuevo gen descubierto en el genoma de tomate, y cuya función ha sido bien establecida por el grupo de investigación que lidera el profesor Rafael Lozano, catedrático de Genética.

Tomates en una planta.

Los investigadores de la Universidad de Almería, en colaboración con el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP) de la Universidad Politécnica de Valencia y el Instituto Nacional de Investigación Agronómica (INRA) de Francia, han demostrado que ENO jugó un papel importante en el aumento de tamaño del fruto durante la domesticación del tomate y en la formación de frutos multiloculares más grandes. A través de técnicas de análisis genético, secuenciación masiva y CRISPR-Cas9 han logrado aislar el gen ENO y la proteína correspondiente, para su posterior estudio. Así, han comprobado que ENO desempeña un papel esencial en la regulación del tamaño del fruto, pero que esta función tiene su inicio durante el desarrollo del meristemo floral, el tejido de una planta que alberga las células madre que darán lugar a las flores.

Aumento del meristemo floral

Los investigadores señalan que el gran tamaño de fruto que tienen algunas variedades actuales de tomate que nos comemos está determinado por el número final de cavidades o lóculos (compartimentos donde se ubican las semillas) que se forman en un fruto, y que se corresponde con el número de carpelos que se desarrollan en el ovario de una flor. En este sentido, el estudio revela que una mutación de la proteína ENO conduce a un aumento del tamaño del meristemo floral, y ello debido a que se extienden los dominios celulares donde se expresa el gen que determina la identidad de las células madre de la flor. El resultado final es un aumento del número de carpelos y finalmente la producción de frutos de gran tamaño, multiloculados y de forma acostillada. Los ensayos in vitro también indican que ENO regula directamente los dominios de expresión del gen de identidad meristemática, jugando un papel crucial en el mantenimiento de la homeostasis de células madre del meristemo floral.

Esta investigación demuestra que en el ancestro salvaje del tomate (S. pimpinellifolium) existen diferentes variantes genéticas de ENO, una de las cuales representa una deleción en la región promotora del gen, la cual fue seleccionada durante la domesticación, estableciendo así el fondo genético propicio para aumentar el tamaño del fruto en los tomates modernos.

A juicio de los científicos de la UAL, los resultados de esta investigación, publicada en una de las revistas científicas más prestigiosas a nivel mundial, no solo permitirá conocer los mecanismos genéticos y moleculares que gobiernan la diferenciación de las células madre de las plantas (células meristemáticas), sino que este estudio aporta herramientas que pueden ser ya utilizadas en el desarrollo de nuevas variedades con un tamaño adecuado a las demandas de agricultores y consumidores, lo que sin duda tendrá implicaciones de largo alcance para mejorar la productividad de la agricultura.