tomate modificado genéticamente

Los tomates se han utilizado como organismo modelo para estudiar la maduración de frutos climatéricos . Para comprender los mecanismos involucrados en el proceso de maduración, los científicos han modificado genéticamente los tomates. ^{[ 6 ]}

En 1994, el Flavr Savr se convirtió en el primer alimento genéticamente modificado cultivado comercialmente en obtener una licencia para el consumo humano. Se insertó una segunda copia del gen del tomate para la poligalacturonasa (PG) en el genoma del tomate en sentido antisentido . ^{[ 7 ]} La enzima poligalacturonasa degrada la pectina , un componente de la pared celular del tomate , lo que provoca que el fruto se ablande. Cuando se expresa el gen antisentido, interfiere con la producción de la enzima poligalacturonasa, retrasando el proceso de maduración. El Flavr Savr no logró el éxito comercial debido a los altos costos de producción, atribuidos al uso de una variedad antigua de bajo rendimiento como parental. ^{[ 8 ]} Fue retirado del mercado en 1997. Zeneca utilizó una tecnología similar en una variedad comercialmente exitosa llamada T7, agregando una versión truncada del gen PG. ^{[ 9 ]} Se utilizó para hacer una pasta de tomate con mucho éxito comercial, antes de que el cambio en la percepción pública de los OMG redujera las ventas. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

DNA Plant Technology (DNAP), Agritope y Monsanto desarrollaron tomates que retrasaron la maduración al prevenir la producción de etileno , ^{[ 11 ]} una hormona que desencadena la maduración de la fruta. ^{[ 12 ]} Los tres tomates inhibieron la producción de etileno al reducir la cantidad de ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC), el precursor del etileno. El tomate de DNAP, llamado Endless Summer, insertó una versión truncada del gen de la ACC sintasa en el tomate que interfirió con la ACC sintasa endógena . ^{[ 11 ]} El tomate de Monsanto fue modificado genéticamente con el gen de la ACC desaminasa de la bacteria del suelo Pseudomonas chlororaphis que redujo los niveles de etileno al descomponer el ACC. ^{[ 13 ]} Agritope introdujo un gen que codifica la S-adenosilmetionina hidrolasa (SAMasa) derivado del bacteriófago T3 de E. coli , que redujo los niveles de S-adenosilmetionina, un precursor del ACC. ^{[ 14 ]} Endless Summer se probó brevemente en el mercado, pero los argumentos sobre patentes obligaron a su retirada. ^{[ 15 ]}

Científicos en India han retrasado la maduración de los tomates silenciando dos genes que codifican enzimas modificadoras de la N- glicoproteína : la α-manosidasa y la β-DN-acetilhexosaminidasa. Los frutos producidos no mostraron daños visibles tras ser almacenados a temperatura ambiente durante 45 días, mientras que los tomates no modificados se habían podrido. ^{[ 16 ]} En India, donde el 30 % de la fruta se desperdicia antes de llegar al mercado debido a la falta de refrigeración y a la deficiente infraestructura vial, los investigadores esperan que la ingeniería genética del tomate reduzca el desperdicio. ^{[ 17 ]}

Los factores de estrés abiótico como las heladas, la sequía y la alta salinidad del suelo limitan el crecimiento de los tomates. ^{[ 18 ]} Si bien actualmente no se comercializan plantas transgénicas tolerantes al estrés , se han investigado enfoques transgénicos . Se desarrolló un tomate temprano que contenía un gen anticongelante ( afa3 ) del lenguado de invierno con el objetivo de aumentar la tolerancia del tomate a las heladas, que se convirtió en un ícono en los primeros años del debate sobre los alimentos transgénicos , especialmente en relación con el dilema ético percibido de combinar genes de diferentes especies. Este tomate recibió el apodo de "tomate de pescado". ^{[ 19 ]} Se descubrió que la proteína anticongelante inhibía la recristalización del hielo en la sangre del lenguado, pero no tenía efecto cuando se expresaba en tabaco transgénico. ^{[ 20 ]} El tomate resultante nunca se comercializó, posiblemente porque la planta transgénica no tuvo un buen desempeño en su tolerancia a las heladas u otras características agronómicas. ^{[ 20 ]} Otro ejemplo fallido de tolerancia al frío es el transgénico de E. coli GR: Otros habían logrado producir Nicotiana tabacum tolerante al frío insertando varias enzimas en los plastidios que ya se habían observado más activas bajo estrés por frío en el organismo donante. Brüggemann et al. 1999 asumieron entonces que lo mismo ocurriría con una transferencia de la glutatión reductasa de E. coli → los cloroplastos de S. lycopersicum y S. peruvianum . Sobreexpresaron la GR donada , y esto complementaba la GR endógena. Aunque la actividad total de GR aumentó, no se produjo ninguna mejora en la tolerancia al frío. ^{[ 21 ]}

Otros genes de diversas especies se han insertado en el tomate con la esperanza de aumentar su resistencia a diversos factores ambientales. Un gen del arroz ( Osmyb4 ), que codifica un factor de transcripción , que demostró aumentar la tolerancia al frío y la sequía en plantas transgénicas de Arabidopsis thaliana , se insertó en el tomate. Esto resultó en una mayor tolerancia a la sequía, pero no pareció tener ningún efecto sobre la tolerancia al frío. ^{[ 22 ]} La sobreexpresión de un antiporte vacuolar de Na ⁺ /H ⁺ ( AtNHX1 ) de A. thaliana condujo a la acumulación de sal en las hojas de las plantas, pero no en el fruto y les permitió crecer más en soluciones salinas que las plantas de tipo silvestre . ^{[ 23 ] [ 24 ]} Los genes osmóticos del tabaco sobreexpresados ​​en tomates produjeron plantas que mantuvieron un mayor contenido de agua que las plantas de tipo silvestre, aumentando la tolerancia a la sequía y al estrés salino. ^{[ 25 ]}

La toxina insecticida de la bacteria Bacillus thuringiensis se ha insertado en una planta de tomate. ^{[ 26 ]} Cuando se probaron en campo, mostraron resistencia al gusano del tabaco ( Manduca sexta ), al gusano del fruto del tomate ( Heliothis zea ), al gusano del tomate ( Keiferia lycopersicella ) y al barrenador del fruto del tomate ( Helicoverpa armigera ). ^{[ 27 ] [ 28 ]} Un ensayo de alimentación de 91 días en ratas no mostró efectos adversos, ^{[ 29 ]} pero el tomate Bt nunca se ha comercializado. Se han creado tomates resistentes a un nematodo de agallas de la raíz insertando un gen inhibidor de la proteinasa de cisteína del taro . ^{[ 30 ]} Un gen de cecropina B sintetizado químicamente , que generalmente se encuentra en la polilla gigante de la seda ( Hyalophora cecropia ), se ha introducido en plantas de tomate y los estudios in vivo muestran una resistencia significativa a la marchitez bacteriana y a la mancha bacteriana . ^{[ 31 ]} Cuando se impide la producción de las proteínas de la pared celular, poligalacturonasa y expansina en los frutos, estos son menos susceptibles al hongo Botrytis cinerea que los tomates normales. ^{[ 32 ] [ 33 ]} Los tomates resistentes a las plagas pueden reducir la huella ecológica de la producción de tomate, al tiempo que aumentan los ingresos agrícolas. ^{[ 34 ]}

Los tomates han sido modificados en intentos de agregar contenido nutricional. En 2000, la concentración de provitamina A se incrementó mediante la adición de un gen bacteriano que codifica la fitoeno desaturasa , aunque la cantidad total de carotenoides se mantuvo igual. ^{[ 35 ]} Los investigadores admitieron en ese momento que no tenía perspectivas de ser cultivado comercialmente debido al clima anti-GM. Sue Meyer del grupo de presión Genewatch , dijo a The Independent que creía que, "Si cambias la bioquímica básica, podrías alterar los niveles de otros nutrientes muy importantes para la salud". ^{[ 36 ]} Más recientemente, los científicos crearon tomates azules que han aumentado la producción de antocianina , un antioxidante en los tomates, de varias maneras. Un grupo agregó un factor de transcripción para la producción de antocianina de Arabidopsis thaliana ^{[ 37 ]} mientras que otro usó factores de transcripción de boca de dragón ( Antirrhinum ). ^{[ 38 ]} Cuando se usaron los genes de boca de dragón, los frutos tenían concentraciones de antocianina similares a las moras y arándanos . ^{[ 39 ]} Los inventores del tomate azul transgénico que utiliza genes de boca de dragón, Jonathan Jones y Cathie Martin del Centro John Innes , fundaron una empresa llamada Norfolk Plant Sciences ^{[ 40 ]} para comercializar el tomate azul. Se asociaron con una empresa en Canadá llamada New Energy Farms para cultivar una gran cosecha de tomates azules, a partir de la cual crearían jugo para probar en ensayos clínicos en el camino hacia la obtención de la aprobación regulatoria. ^{[ 41 ] [ 42 ]}

Otro grupo ha intentado aumentar los niveles de isoflavona , conocida por sus potenciales propiedades preventivas del cáncer, mediante la introducción de la isoflavona sintasa de soja en los tomates. ^{[ 43 ]}

En 2021, la empresa japonesa Sanatech Seed lanzó la variedad de tomate Sicilian Rouge High GABA con niveles aumentados de ácido gamma-aminobutírico . ^{[ 2 ]}

Cuando se expresó la geraniol sintasa de la albahaca limón ( Ocimum basilicum ) en frutos de tomate bajo un promotor específico del fruto, el 60 % de los catadores no entrenados prefirieron el sabor y el aroma de los tomates transgénicos. Los frutos contenían aproximadamente la mitad de la cantidad de licopeno . ^{[ 44 ]}

Se están investigando los tomates (junto con las papas , los plátanos y otras plantas) como vehículos para administrar vacunas comestibles . Se han realizado ensayos clínicos en ratones utilizando tomates que expresan anticuerpos o proteínas que estimulan la producción de anticuerpos dirigidos contra el norovirus , la hepatitis B , la rabia , el VIH , los virus sincitiales respiratorios y la bacteria del ántrax . ^{[ 45 ]} Científicos coreanos están estudiando el uso del tomate para expresar una vacuna contra la enfermedad de Alzheimer . ^{[ 46 ]} Hilary Koprowski , quien participó en el desarrollo de la vacuna contra la polio , dirigió un grupo de investigadores en el desarrollo de un tomate que expresa una vacuna recombinante contra el SARS . ^{[ 47 ]}

Los tomates se utilizan como organismo modelo en la investigación científica y se modifican genéticamente con frecuencia para comprender mejor procesos específicos. Se han utilizado como modelo en la clonación basada en mapas , donde se deben crear plantas transgénicas para demostrar que un gen se ha aislado con éxito. ^{[ 48 ]} Una hormona peptídica vegetal , la sistemina , se identificó por primera vez en plantas de tomate y se ha utilizado la modificación genética para demostrar su función, mediante la adición de genes antisentido para silenciar el gen nativo o mediante la adición de copias adicionales del gen nativo. ^{[ 49 ] [ 50 ]}