Androesterilidad ligada a la obención de frutos partenocárpicos en cultivares comerciales de tomate (Solanum lycopersicum L.)

Abstract

El promotor del gen PsEND1 de guisante se expresa de forma específica en tejidos que conforman la arquitectura de la antera desde estadios tempranos del desarrollo. En el presente trabajo hemos fusionado el promotor PsEND1 con el gen citotóxico barnasa para producir ablación celular temprana en las anteras y obtener plantas transgénicas androestériles PsEND1::barnasa en cultivares de tomate con interés agronómico-comercial. Este procedimiento biotecnológico indujo el desarrollo de frutos partenocárpicos en las plantas androestériles mostrando que existe una relación entre la androesterilidad temprana y el desarrollo autónomo del ovario en esta especie. La aplicación de inhibidores de biosíntesis de GAs en ovarios PsEND1::barnasa no polinizados, tales como el paclobutrazol, bloqueó la fructificación y desarrollo del fruto, efecto que fue revertido mediante la aplicación de GA3. Se ha realizado un análisis de la producción y la calidad de los genotipos transgénicos PsEND1::barnasa de los cultivares Micro-Tom, p73 y Moneymaker, comparándolos con sus respectivos genotipos silvestres. En los cultivares Micro-Tom y Moneymaker la producción de los genotipos PsEND1::barnasa y los genotipos silvestres fue similar. En los genotipos transgénicos se produjeron frutos de menor peso y tamaño que los frutos silvestres, pero también un mayor número de frutos por planta. Los genotipos silvestres produjeron un menor número de frutos pero de mayor peso y tamaño. El contenido en sólidos solubles (expresado en ºBrix) fue mayor en los genotipos PsEND1::barnasa mientras que la acidez titulable fue igual o menor en los genotipos transgénicos que en los silvestres. El índice de sabor del fruto, estimado mediante la relación ºBrix/acidez titulable, fue elevado en los frutos de todos los genotipos transgénicos PsEND1::barnasa, indicando que estos frutos tendrían mejor sabor que los frutos de los genotipos silvestres. Los análisis de compuestos volátiles mostraron que los genotipos transgénicos presentaban cambios importantes en el perfil de compuestos volátiles. Los compuestos derivados de carotenoides, lípidos y algunos compuestos fenólicos fueron más abundantes en los genotipos transgénicos. Estos compuestos están asociados con notas florales, notas frutales y notas frescas, por tanto, los frutos partenocárpicos PsEND1::barnasa analizados podrían tener un aroma más afrutado y floral que los frutos de los genotipos silvestres. Otros compuestos fenólicos (metilsalicilato y etilsalicilato) y los derivados de leucina e isoleucina, en general, han disminuido en los genotipos transgénicos respecto a los silvestres. Estos compuestos están asociados con estadios inmaduros del fruto y aportan sensación de estancamiento o de ambiente viciado. Esta disminución indicaría una mayor calidad organoléptica de los frutos partenocárpicos de tomate. El análisis de metabolitos primarios, realizado con las dos líneas PsEND1::barnasa que más diferían respecto al genotipo silvestre, reveló un incremento en el contenido de aminoácidos y azúcares en los genotipos transgénicos evaluados. Este incremento indicaría que los frutos de estos genotipos tendrían mayor valor nutritivo y mejor sabor que los frutos silvestres. Por otra parte, se ha realizado un análisis transcriptómico global en ovarios PsEND1::barnasa y silvestres en diferentes estadios de desarrollo que mostró que el desarrollo del fruto partenocárpico PsEND1::barnasa es similar al que presenta el silvestre después de ser polinizado. En el estadio 1 de desarrollo (5-6 días antes de la antesis) se detectaron cambios de expresión de 1.940 genes, gran parte de ellos relacionados con procesos de regulación. Entre ellos cabe destacar un elevado número de genes relacionados con metabolismo, regulación y transporte de auxinas y giberelinas así como diversos factores de transcripción reprimidos pertenecientes a la familia MADS-box.