EN EL TOMATE, EL TAMAÑO SÍ IMPORTA

Trabajo presentado por Mónica Montoya Novillo.

Uno de los objetivos principales en los cultivos de tomate es conseguir plantas que produzcan la mayor cantidad posible de frutos maduros de calidad. La ramificación lateral de estos cultivos es un factor negativo que afecta al rendimiento en la producción, ya que la planta centra su energía y dirige gran cantidad de nutrientes hacia la formación de los brotes laterales y no hacia la formación del fruto. Para evitarlo, los agricultores tienen que utilizar el método de poda manual para eliminar las ramas laterales, lo que conlleva un gasto económico añadido. Por ésta razón existen diferentes líneas de investigación interesadas en conocer como tiene lugar tanto la formación como desarrollo de las ramas laterales en tomate. El objetivo del presente trabajo se basa en el estudio de la ramificación en diferentes mutantes hormonales en plantas de tomate de la variedad Solanum lycopersicum.

Figura 1
Figura 1. Ramificación Lateral.

¿Qué son las hormonas? Las hormonas son mensajeros químicos que se encuentran presentes tanto en plantas como animales. En ambos sistemas, las hormonas son las encargadas de regular diferentes fenómenos fisiológicos. En plantas regulan procesos tan importantes como la floración, maduración de los frutos, crecimiento de la planta, etc. En el caso de los animales destacaríamos el crecimiento y desarrollo, el metabolismo, la función sexual, la reproducción y el estado de ánimo.

Tanto en plantas como animales el exceso o la falta de una hormona específica puede causar graves problemas, así por ejemplo el enanismo puede darse en ambos organismos, y las hormonas que originan este fenotipo es la falta de la hormona giberelina en plantas o la hormona del crecimiento en humanos.

Figura 2
Figura 2. Estructura de la hormona del crecimiento en humanos.

Una hormona interviene en varios procesos, y todo proceso está regulado por la acción de varias hormonas, pudiendo incluso interactuar entre ellas por distintos mecanismos. Los mecanismos pueden ser la inhibición de una a otra, la presencia de una hace que el efecto de la otra sea mayor que estando sola (sinérgia) o que la acción de una no se produzca en ausencia de la otra, es decir se necesitan las dos.

Se conoce un número reducido de hormonas en plantas, giberelinas, auxinas, brasinosteroides, estrigolactonas, ácido salicílico, ácido jasmónico, ácido abscísico, etileno y citoquininas. En el caso de los animales podemos encontrar una gran diversidad de hormonas, tales como insulina, testosterona, adrenalina, etc.

Las plantas de mutantes hormonales de tomate utilizados en este estudio presentan diferencias en el fenotipo de ramificación lateral como consecuencia de presentar el metabolismo o respuesta a las hormonas alterado. Entre estos, encontramos los fenotipos más severos que corresponden a mutantes 35S::asCCD7 con bajos niveles de estrigolactonas , cuyo fenotipo de estas plantas es muy ramificado, frente al mutante pro (procera) con la respuesta a giberelinas alterada, que no presentan ramificación lateral.

Figura 3
Figura 3. Comparación de la ramificación lateral entre el mutante 35S::asccD7 y una planta control de tomate.

La aparición y longitud de los brotes axilares en cada una de las hojas de los mutantes hormonales se ha controlado a lo largo del tiempo. Esto ha permitido medir y comparar los niveles hormonales, cuantificados por el sofisticado equipo Q-Exactive con Cromatografía Líquida y Espectrometría de de Masas (LC-MS), en los tejidos adyacentes al lugar de aparición de los brotes axilares, justo antes de que estos aparezcan.

Figura 4
Figura 4. Equipo Q-exactive.

La localización o respuesta de las giberelinas y auxinas, en el lugar de aparición del brote axilar a lo largo del tallo, se ha realizado mediante tinción GUS en las líneas delatoras MT-DR5-GUS y MT-20ox1-GUS, para localizar auxinas y giberelinas respectivamente.

Figura 5
Figura 5. Tinción GUS en línea delatora MT-20ox1-GUS.

Aunque muchos son los factores que regulan la aparición de los brotes axilares en las plantas, las hormonas participan de forma decisiva en la ramificación lateral en plantas de tomate. Las giberelinas parecen tener un papel represor, tal como se observa en el mutante de ramificación nula.

Los resultados obtenidos en esta línea de investigación son de gran interés agronómico. La obtención de variedades de tomate que no ramifiquen y que a su vez mantengan o incrementen el tamaño de sus frutos, son uno de los retos principales de nuestra comunidad científica y agrícola.


33 Comentarios

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David Cano CruzDavid Cano Cruz

Genial artículo, Mónica! Una preguntilla se me ha ocurrido, desde mi total desconocimiento del tema, claro. Se podría seleccionar artificialmente una “especie” de tomates con alta cantidad de giberelina para minimizar la ramificación de forma extrema? En el caso de que se pueda…tendría esta gran cantidad de hormona efectos secundarios en el tomate y/o los consumidores? Existe algún método para saber cuál es el óptimo a utilizar y alguna manera de controlarlo? Como he dicho, genial artículo! Interesante y práctico. Espero que la nota se corresponda! Y espero no haberte puesto en un lío con mis preguntas! Un saludo!

MónicaMónica

Muchas gracias David. En la primera pregunta que me realizas creo entender que me preguntas si genéticamente se podría identificar y seleccionar una variedad de tomate que mediante sobreexpresión de giberelinas produzca una ausencia total de la ramificación. La respuesta es si, de hecho, ya se encuentra seleccionada y es la línea transgénica L19. Si quieres saber más de ella aquí te dejo el artículo donde esta la caracterización: The characterization of transgenic tomato overexpressing gibberellin 20-oxidase reveals induction of parthenocarpic fruit growth, higher yield, and alteration of the gibberelin biosynthetic pathway (García-Hurtado, N, Carrera, E. Ruiz-Rivero, O. López-Gresa, M.P, Hedden, P. Gong, F. García-Martínez, J.L., 2012).
Por otro lado, el efecto secundario conocido que se produce en tomate es la inducción de frutos partenocarpicos (ausencia de semillas). En los consumidores las hormonas vegetales no producen ningún efecto, de todos modos las cantidades en las que se producen son muy pequeñas.
Con respecto a la última pregunta, en el caso de que tu añadas a una planta de tomate exógenamente la hormona giberelina, mediante la realización de experimentos sucesivos aumentando la concentración podrás averiguar cuál es la cantidad óptima y la forma de controlarlo es añadiendo siempre la cantidad exacta. Para el caso de introducción de un gen de sobreexpresión, la planta está constitutivamente produciendo giberelinas pero es la propia planta mediante las enzimas de biosíntesis y degradación la que se encarga de controlar el proceso. Espero haber resuelto tus dudas. Saludos

Una masUna mas

Dejar al tomate en paz, con las cosas de Moner no se juega.
Mierda de transgénicos.

MónicaMónica

Respeto tu opinión pero decirte que el objetivo es conseguir mutantes naturales para el campo. Sin embargo para estudiar el proceso, en cuestión de laboratorio, los transgénicos son la mejor opción.

JavierJavier

Monica respetará su opinión… yo no la respeto… es más, pienso que su forma de pensar causa millones de muertos anualmente. Antes de opinar de ciencia aprenda e informese de lo que hable.

Mª DEL CARMENMª DEL CARMEN

Es importante esta investigación, para los agricultores por por los resultados en su producción y por los efectos económicos que supone. Aunque supone un gran avance científico, personalmente no estoy a favor de los transgénicos pues pone en peligro la biodiversidad vegetal y animal, además de que no está comprobado los efectos a largo plazo que pueden ocurrir en el ser humano.
¡Enhorabuena por el gran artículo!

MónicaMónica

Muchas gracias Mª del Carmen. Con respecto a las afirmaciones que haces sobre los transgénicos decir que si por algo se caracterizan es por todo lo contrario, ya que son una forma de garantizar la biodiversidad. Además, considero que con los 20 años que se llevan consumiendo los transgénicos en Estados Unidos debería ser suficiente comprobación de los efectos que pueden producir a largo plazo, que hasta el momento no han sido conocidos. Espero con esto haber podido disminuir un poco tu visión desfavorable hacia los transgénicos. Un saludo

MAMENMAMEN

Un artículo interesante, se me ocuerre una pregunta, ¿este cambio genético afectará al sabor de los tomates?. Gracias.

MónicaMónica

Gracias Mamen. Este cambio no debería de afectar a las características organolépticas pero si que es cierto que implica la ausencia total o parcial de semillas en fruto. En la actualidad, una de las características que se busca en algunos frutos es la ausencia de semillas (Ej: Sandía sin semillas), por ello incluso este efecto secundario podría aportar un beneficio añadido. Un saludo

nananana

Un artículo genial, Mónica, muy bien explicado; la ausencia de semillas es un plus. Yo cultivo tomates de variedades comerciales (óptima, sobre todo) y tradicionales, y éstos los tengo que podar cada dos semanas porque echan tallos que se las pela, si no fuera porque son sabrosos, pasaría de ellos.

MónicaMónica

Muchísimas gracias Nana. Me alegra que alguien que está sufriendo esta problemática, le haya gustado mi artículo y haya dedicado 5 minutos de su tiempo a comentarlo. Gracias de nuevo. Un saludo

PilarPilar

Felicidades por tu articulo
Desde tu faceta de cientifica, ¿realmente crees que es posible conseguir una planta “sólo mutante”que reuna todas las caracteristicas deseadas, como ausencia de ramificación lateral, que no tenga semillas, que sus tomates no pierdan el sabor y que sus frutos sean de buen tamaño, y que además se trate de una variedad comercial?
Sinceramente yo creo que esto sólo se puede conseguir mediante los transgénicos

MónicaMónica

Muchas gracias Pilar. Mi respuesta a tu pregunta sería si, mediante mejora genética asistida por marcadores. Por ejemplo: si tenemos un mutante el cual tenga ausencia de ramificación y partenocarpia y vamos realizando retrocruces con la variedad comercial, todos los efectos secundarios se irían eliminando sucesivamente hasta conseguir un fenotipo en el que tengas tu mutante o característica de interés y todo el fondo limpio, igual al comercial. En estos retrocruces se iría seleccionando en cada generación utilizando marcadores que pueden ser desde una característica fenotípica hasta el uso de SNPs. Además, como bien dices, con transgénicos también se podría conseguir. Un saludo

ManuelManuel

Hola Mónica. La idea me parece interesantísima. Todo lo que sea bajar el precio de los productos agrarios para ponerlos al alcance de cualquier economía me parece digno de elogio. Pero vamos con el artículo. Si tu intención al escribirlo era el dar a conocer estos ensayos para un público especializado en el tema, la cosa te ha quedado bien pero como artículo divulgativo para un cerebelo más bien vulgar como es el mío, y el de la mayoría de mis paisanos, la cosa no resulta tan adecuada. Hay un esceso de formalismo académico que creo que resulta poco adecuado en un blog de este tipo. En fin, solamente es una opinión. Por cierto, eltítulo me ha parecido bastante sugerente pero es que ya lo dije: Lo mío es un cerebelo bastante vulgar. ¡Suerte!

MónicaMónica

Muchas gracias Manuel. Tu crítica me ha parecido muy constructiva y la tendré totalmente en cuenta para futuros artículos divulgativos. Por mi parte pedirte disculpas sino he conseguido que el post sea entendible por todo el mundo. Sin embargo, quiero decir que es muy complicado escribir un artículo científico evitando completamente el uso de tecnicismos y que además carecería de sentido al hacerlo. Un saludo y gracias por haber dedicado unos minutos en darme tu opinión. Un saludo

Jose LuisJose Luis

Un gran artículo Mónica, creo que resolver el problema del crecimiento de los tallos tanto en los tomates como en otros productos hortícolas sería estupendo, pero tengo una duda, ¿no afectan éstas hormonas al fruto también haciendo que crezca menos? Un saludo.

MónicaMónica

Gracias José Luis. En respuesta a tu pregunta, es cierto que las hormonas están implicadas en el proceso de fructificación y pueden condicionar el tamaño final del fruto. Ensayos de aplicación de auxinas directamente, han producido un aumento en el tamaño del fruto mientras que en el caso de las giberelinas el tamaño se vió reducido, presentó ausencia de semillas y una menor cantidad de líquido locurar. Sin embargo, en nuestro mutante “procera” aparentemente no presenta una disminución en el tamaño del fruto, esto puede ser debido a que tiene respuesta constitutiva a giberelinas pero sus niveles endógenos no son mayores. Espero haber resuelto tu duda. Saludos

MónicaMónica

Gracias Rolando. Me alegra haber podido aumentar tus conocimientos sobre el tema. Saludos

TamaraTamara

Soy una chica de ultimo año en biologia, y me ha parecido un artículo muy interesante. He cursado una asignatura de hormonas y has ampliado mi conocimiento en este aspecto. Enhorabuena!

MónicaMónica

Muchas gracias Tamara. Me alegro te haya gustado mi artículo y que hayas aprendido con él. Si te interesa el tema de la biotecnología no dudes en hacer este máster. El máster es Bioteconlogía molecular y celular de plantas de la Universidad Politécnica de Valencia. Un saludo

NuriaNuria

Muy buen artículo, enhorabuena. Creo que este artículo tiene múltiples aplicaciones. Destaco la utilidad en el aumento de la producción en los productos agroalimentarios ya que es algo necesario para abastecer a la superpoblación futura.

MónicaMónica

Gracias Nuria. Estoy de acuerdo contigo en que toda investigación que vaya enfocada en el aumento del rendimiento de los cultivares es crucial, ya que en 2050 se espera una sobrepoblación de más de 9000 millones de personas a nivel mundial, a los cuales hay que abastecer de alimentos.

VirginiaVirginia

Me ha gustado mucho el artículo, Mónica. Debemos destacar la gran importancia que supone el aumento de estos productos para la problemática futura de una superpoblación. Enhorabuena!

EliEli

El tema es interesante, espero se siga investigando para la mejora de nuestros alimentos y en definitiva nuestra supervivencia.
¡congratulations!.

MónicaMónica

Muchas gracias Eli. Me alegra que te haya parecido interesante el artículo. Yo también espero y deseo que se siga investigando y que se apoye a la ciencia, ya que considero que es una herramienta imprescindible tanto para nuestra alimentación como para nuestra salud. Por mi parte, espero poder continuar investigando y aportar nuevos conocimientos y mejoras. Un saludo

Roberto CrespoRoberto Crespo

Interesante artículo y línea de trabajo, enhorabuena Mónica se necesita que la investigación y la ciencia tengan el apoyo de la sociedad y quien nos gobierne ellas son la base de un futuro de calidad para todos. Un abrazo.

MónicaMónica

Muchas gracias Roberto. Estoy de acuerdo contigo, es muy importante tanto el apoyo de la sociedad como del gobierno. Considero necesario y fundamental invertir en I+D+i, ya que son los motores para conseguir el desarrollo de un país. Saludos

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