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El Instituto Vasco de Investigación y Desarrollo Agrario Neiker-Tecnalia ha desarrollado un proyecto para obtener almidón de alta calidad en tubérculos de patata (Solanum tuberosum) utilizando nuevas herramientas moleculares y genéticas. El almidón de patata es un producto ampliamente usado en procesos industriales, como la producción de papel, pegamentos, materiales de construcción, plásticos y medicamentos.
El objetivo de la investigación es lograr un almidón que presente las mejores condiciones fisicoquímicas para su uso industrial y que permita producir alimentos más saludables y funcionales. Para obtener nuevas variedades de patata con almidón de diferentes cualidades, es necesario emplear herramientas nuevas, ya que la tradicional selección fenotípica difícilmente logra una mejora genética.
En este proyecto se están empleando diferentes técnicas, como la "minería de alelos", la genética inversa, el mapeo por asociación y un test in vitro para la obtención del almidón deseado.
El objetivo general consiste en la modulación de las propiedades del almidón de patata (modificando el grado de ramificaciones de sus componentes amilosa y amilopectina, la longitud de los polímeros y el grado de fosforilación), así como en el análisis de los efectos de estas modificaciones.
Para ello, se generan e identifican alelos de genes SBE (enzimas de ramificación del almidón) con actividad reducida o nula, mediante la aplicación de la técnica de Tilling (mutagénesis dirigida) o la de "minería de alelos" (análisis de la biodiversidad de genes SBE y otros posibles genes que influyen en la calidad y la cantidad del almidón). Todo ello permite diseñar nuevas variedades comerciales de patata con almidones que presenten nuevas propiedades específicas.
Tecnica de la "minería de alelos"
Los investigadores de Neiker-Tecnalia han optado por utilizar la "minería de alelos", que es un campo de la investigación que tiene como objetivo identificar la variación alélica de los rasgos relevantes dentro de las colecciones de recursos genéticos. Esta técnica se ha empleado en las variedades comerciales y en otro germoplasma de patata del género Solanum, para analizar la variabilidad de alelos de genes que codifican SBEs con actividad nula o reducida.
La meta de la "minería de alelos" es encontrar accesiones de patata que producen un tipo de almidón con características especiales y mejoradas para los procesos industriales y alimentarios.
De forma complementaria, se han producido patatas dihaploides mutadas mediante genética inversa, con las que se ha estudiado el mecanismo de acción de los genes. Además, se ha utilizado un test in vitro para el análisis rápido de la actividad enzimática de los alelos SBE, de forma que no es necesario obtener plantas homocigóticas para estos alelos, y tan solo los alelos de interés forman parte del proceso de mejora.
Una reducción drástica del contenido en amilopectina conlleva una reducción del contenido total de almidón. Esto es un obstáculo para la mejora genética, puesto que cuanto mayor sea la dosis de alelos SBE inducidos, menor será el rendimiento en almidón. Para eliminar este problema, se seleccionaron clones con una capacidad de biosíntesis de almidón más efectiva.
Esto se consiguió con la ayuda del mapeo por asociación. Con esta técnica se detectaron alelos de la ruta de la biosíntesis del almidón con mejores rendimientos. De esta forma, se buscan marcadores moleculares de DNA con valor diagnóstico para la mejora genética de variedades de patata con alta productividad.
Producción de biomateriales y de alimentos más saludables
Se estima que este proyecto obtendrá resultados aplicables en la producción de biomateriales y bioproductos y en la producción de alimentos más saludables. En cuanto a los biomateriales y bioproductos, el proyecto de Neiker-Tecnalia ayudará a obtener variedades de patata que produzcan almidón con mejores características fisicoquímicas para la producción industrial.
Este tipo de almidón permitirá obtener geles transparentes y sin olores desagradables, y además presenta óptimas condiciones de adhesividad y reactividad, así como buenas cualidades para la formación de films. Por ejemplo, los almidones con alto contenido en amilosa tienen mejores características de viscosidad y mayor capacidad de unión, y encontrarían destino en la producción de papel, adhesivos o industria textil. Los almidones con alto contenido en fosfato se pueden utilizar para producir polímeros sintéticos.
Con respecto a la producción de alimentos más saludables, la mejora en el contenido de amilosa optimizará el contenido nutricional y conducirá a la obtención de variedades de patata que pueden ser usadas como alimentos funcionales; ya que al estar enriquecidos con fibra, su poder calórico es menor, lo que tendrá efectos beneficiosos sobre el tracto gastrointestinal.
Mayor calidad para los procesos industriales
El almidón es una molécula que se compone de dos carbohidratos, amilosa y amilopectina, con propiedades únicas. La inactivación de SBEs conduce a la formación de almidones con diferentes características fisicoquímicas. Por tanto, la introducción de alelos inactivos de los genes que codifican estas SBEs conduce a la obtención de variedades con un contenido en almidón de mayor calidad para diferentes procesos industriales.
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