¿Cómo se producen las almendras dulces?

Para comprender cómo las almendras silvestres pierden su capacidad de sintetizar amigdalina, un equipo de investigación europeo secuenció los genomas de las almendras y utilizó marcadores moleculares para resolver el misterio
Ye Lushu| Profesor de la Universidad Shu Tzu Chi

Almendras del subgénero Melocotón originaria de la región mediterránea, también conocidas como melocotones parciales, almendras, almendras, albaricoques badan (badan es la transliteración de la lengua uigur Badam), albaricoques Amen, albaricoques xi y albaricoques Jing. Se llama «fruto de la almendra» y es uno de los principales frutos secos del mundo. En 2017, el mundo produjo 2,24 millones de toneladas métricas de almendras, y el área de siembra alcanzó los 1,925 millones de acres; el país que más almendras produce en el mundo es Estados Unidos (46%), seguido de España (11,4%), y el tercero es Marruecos (5,2%). .

Aunque las almendras son aperitivos extremadamente populares, las almendras silvestres a menudo contienen amigdalina, que no solo le da a la fruta un sabor amargo, sino que también se descompone y produce cianuro mortal: si accidentalmente come almendras silvestres que contienen amigdalina, Solo unas pocas docenas de ellos serán envenenados hasta la muerte. La amigdalina se sintetiza a partir de prunasina. No solo las almendras, sino también las manzanas, los melocotones y las almendras que pertenecen al género Prunus también pueden sintetizar amigdalina. Hace unos años, era popular en Taiwán. Un Lingrong en «La leyenda de Zhen Huan» finalmente murió de almendras amargas.

Estudios anteriores han encontrado que la incapacidad para sintetizar amigdalina es una mutación dominante. Dado que la mayoría de las líneas de almendras no pueden autopolinizarse, deben cruzarse con otras líneas de almendras para producir resultados. Por lo tanto, siempre habrá aproximadamente Una cuarta parte de la descendencia producirá frutos amargos; pero debido a que las almendras no se pueden cortar y solo se pueden reproducir mediante injerto, todavía hay agricultores que usan semillas para reproducir las almendras.

Para comprender cómo las almendras silvestres pierden su capacidad de sintetizar amigdalina, un equipo de investigación europeo secuenció los genomas de las almendras y utilizó marcadores moleculares para resolver el misterio. El genoma de la amígdala tiene 16 (8 pares) de cromosomas y contiene un total de 27,817 genes.

En las generaciones futuras de rasgos y marcadores moleculares, el equipo de investigación inicialmente asignó el gen de la fruta dulce (SK, semilla dulce) a una región de 118 kilopares de bases (kb) en el genoma. Hay un total de 11 genes en esta región, cinco de los cuales son responsables de la producción del factor de transcripción bHLH (factor de transcripción hélice-bucle-hélice básico). Debido a resultados de investigaciones anteriores, los niveles de expresión de los dos genes del citocromo (PdCYP79D16 y PdCYP71AN24) responsables de la conversión del cianósido en amigdalina en almendras silvestres y cepas domesticadas son muy diferentes, y en los promotores de estos dos genes También se encontraron varias secuencias de unión al factor de transcripción bHLH en (promotor), así que decidí estudiar primero estos cinco genes del factor de transcripción bHLH.

El equipo de investigación probó primero los niveles de expresión de estos cinco genes en líneas de almendras silvestres y domesticadas, y descubrió que dos de ellos no se expresaban en líneas silvestres o domesticadas, y los otros tres (bHLH1,2,4) estaban en estado silvestre. Tiene un rendimiento en la línea de almendras domesticadas, pero no hay diferencia en el rendimiento.

Luego, el equipo de investigación comenzó a secuenciar los tres genes expresivos.Los resultados de la secuenciación encontraron que bHLH4 no tenía ninguna diferencia de secuencia entre líneas silvestres y domesticadas, pero bHLH1 solo podía producir uno truncado en líneas domesticadas. La proteína (cepa domesticada: 262 aminoácidos; mandélico salvaje: 401 aminoácidos) y bHLH2 tiene dos mutaciones: la primera se encuentra en el aminoácido 346, lo que hace que la leucina sea reemplazada por fenilalanina (Fenilalanina) sustitución; el segundo es la inserción de una asparagina (asparagina) después del aminoácido 411. Investigaciones posteriores encontraron que solo el gen bHLH2 de las almendras silvestres puede inducir la expresión de los dos genes del citocromo responsables de la producción de amigdalina, y solo la primera mutación (L346F) en este gen puede causar este efecto.

¿Cómo afectó exactamente esta mutación al rendimiento de esos dos genes? Los resultados de la simulación molecular muestran que el aminoácido No. 346 está ubicado en la interfaz donde bHLH2 forma un dímero. Investigaciones posteriores encontraron que, aunque esta mutación no afectó la formación de los dobles de la proteína bHLH2, hizo que la proteína doble mutante formada no pudiera inducir la expresión de esos dos genes del citocromo; es decir, debido a esta mutación, bHLH2 no pudo inducir esas dos células. La expresión del gen del pigmento hace que las cepas domesticadas sean incapaces de sintetizar amigdalina.

La investigación arqueológica ha descubierto que las almendras deberían ser los primeros árboles frutales domesticados por humanos; las almendras se encontraron no solo en el Mausoleo de Tutankamón de la era egipcia, sino también en los últimos años en la costa de Galilea, Israel, hace 23.000 años. El sitio de Ohalo II (Ohalo II) encontró la cáscara de una almendra. Debido a que las almendras no se pueden cortar, solo se pueden plantar mediante injerto o siembra (semillas). Además, la mayoría de las almendras tienen autoincompatibilidad, por lo que solo pueden producir semillas cruzando con otras cepas; en el pasado, se producían semillas. El cultivo siempre tiene que esperar hasta que las plántulas florezcan y den fruto para determinar si el fruto del árbol frutal es comestible A partir de los resultados de esta investigación, se puede desarrollar un nuevo marcador molecular que permita a los agricultores saber qué plántulas sin pasar varios años. Las plántulas deben seguir cultivándose, ahorrando mucha mano de obra y recursos materiales.

Referencia: Sanchez-Perez et. Al., 2019. La mutación de un factor de transcripción bHLH permitió la domesticación de la almendra. Science. 364: 1095-1098


Esta web utiliza cookies propias y de terceros para su correcto funcionamiento y para fines analíticos y para fines de afiliación y para mostrarte publicidad relacionada con sus preferencias en base a un perfil elaborado a partir de tus hábitos de navegación. Al hacer clic en el botón Aceptar, acepta el uso de estas tecnologías y el procesamiento de sus datos para estos propósitos. Más información
Privacidad
Ir al contenido