Investigadores de Embrapa, en colaboración con la Universidad de Brasilia (UnB) y el Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIA) de Uruguay, mapearon el genoma del tomate e identificaron el gen responsable de la forma erguida de las hojas. Esta característica desempeña un papel clave en el control de plagas, mejora la tolerancia al calor y aumenta la productividad por área cultivada.
El descubrimiento también impulsa la investigación en mejoramiento genético, permitiendo un desarrollo más rápido de nuevos cultivares mediante marcadores moleculares y la manipulación biotecnológica de características relacionadas con la arquitectura de las plantas de tomate.
Este avance fue posible gracias a la identificación de una mutación natural en la colección de germoplasma de tomate de Embrapa, donde ciertas plantas mostraron una estructura foliar erguida, según un comunicado de prensa.
“A partir de la observación de campo, donde observamos la manifestación de esta característica, realizamos cruces con plantas de follaje normal. En nuestro trabajo de mapeo genético, observamos que cada vez que una planta presentaba un porte erecto, existía un marcador molecular de ADN específico que nos permitió acceder al genoma y encontrar la ubicación exacta del gen que controla este fenotipo en el cromosoma número 10 del tomate”, explica la investigadora Maria Esther Fonseca, del área de Análisis Genómico de Embrapa Hortaliças (DF).
La Edición Genética Confirma el Rasgo de Hoja Erecta en Tomates
Tras identificar el gen candidato, el equipo liderado por Francisco Aragão, de Embrapa Recursos Genéticos y Biotecnología (DF), utilizó la herramienta de edición genética CRISPR-Cas9 para validar su función. Al editar selectivamente el gen en plantas de follaje normal, los investigadores lograron inducir el fenotipo de hoja erecta, confirmando así la función del gen. En el caso específico de esta investigación, el mayor mérito reside en el descubrimiento y la validación del gen en sí. Nuestro equipo abarcó todas las etapas de este descubrimiento, desde la observación de la característica en las plantas en el campo, pasando por la localización genómica, hasta la prueba de concepto de la edición, que demostró inequívocamente la función del gen, explica el investigador Leonardo Boiteux, del área de Mejoramiento Genético de Plantas de Embrapa Hortaliças.
Aplicaciones más Allá del Tomate
La identificación del gen responsable de la estructura erguida de las hojas tiene usos potenciales que van mucho más allá del tomate. Según Boiteux, los estudios filogenéticos —que examinan las relaciones evolutivas entre especies— revelaron que genes similares también están presentes en cultivos como el maíz, el melocotón y otras especies herbáceas y arbóreas.
“Nuestra hipótesis es que se pueden encontrar genes similares en otras especies, pero ahora, conociendo el gen exacto, podemos editar y generar una planta erguida de tomate y posiblemente de otras especies vegetales”, señala.
Al confirmar la función del gen, los investigadores establecieron una base genética sólida para el desarrollo de cultivares de tomate más adaptados a los sistemas de cultivo intensivo. “El estudio señala que la estrategia puede extenderse a otras hortalizas, cereales y frutas, contribuyendo a afrontar los retos globales de la seguridad alimentaria, la eficiencia agrícola y la sostenibilidad”, añade Aragão, destacando que el potencial de integrar herramientas genómicas modernas con el mejoramiento genético tradicional acelera la mejora de los cultivos agrícolas.
Menor Exposición Solar, Menor Pérdida de Agua
La arquitectura de la planta desempeña un papel fundamental en el manejo y la productividad de los cultivos. El desarrollo de un fenotipo con hojas erectas ofrece claras ventajas, como una mejor distribución de la luz y un mayor confort térmico para las plantas. Dado que las hojas erectas reducen la exposición solar directa, ayudan a minimizar el estrés térmico y la pérdida de agua.
“En las plantas de tomate convencionales, con hojas en posición horizontal, en las horas más calurosas del día, bajo el sol de 11:00 a 15:00, se produce un estrés oxidativo más intenso. Cuando las hojas están erectas, la planta experimenta una menor evapotranspiración, lo que genera una especie de protección térmica”, enfatiza el investigador del Inia, Matías González-Arcos.
Mayor Densidad de Plantación, Mayor Rendimiento
Una de las ventajas más significativas de las plantas de tomate de hoja erecta es el potencial de una mayor densidad de plantación. Al plantar más plantas por hectárea, los productores pueden optimizar el uso del suelo y aumentar la producción general. En el caso de los tomates de industria, en particular, la densidad de plantación puede aumentarse aún más sin generar una competencia excesiva por la luz.
Mejor Control de Enfermedades y Plagas
La orientación vertical de las hojas también facilita el manejo de enfermedades y plagas. Condiciones como el oídio y las infestaciones de mosca blanca, que suelen asentarse en el envés de las hojas, son más fáciles de controlar. Dado que las gotas de pulverización suelen tener dificultades para llegar debajo de las hojas horizontales, la estructura vertical mejora la eficacia de las medidas de control químico y biológico.
“Un dato prometedor fue la reducción de la preferencia por la mosca blanca, una importante plaga de los cultivos. Las plantas modificadas recibieron hasta 2,5 veces menos insectos, posiblemente debido a la mayor exposición del envés de las hojas, un lugar predilecto para la puesta de huevos, a las condiciones ambientales y a los enemigos naturales, lo que desfavorece la colonización”, destaca el estudiante de la UnB Pedro Brício Brito Fernandes, quien defendió su tesis sobre este tema.
