Una nueva patata genéticamente modificada desarrollada por el criador de patatas de la Universidad Estatal de Michigan, Dave Douches, recibió una exención de las regulaciones biotecnológicas impuestas a los productos genéticamente modificados por el Servicio de Inspección de Sanidad Animal y Vegetal del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA APHIS).
La patata Kal91.3 se obtiene a partir de una variedad de patata de la MSU llamada Kalkaska. La patata recientemente desarrollada se puede almacenar en temperaturas frías durante largos períodos de tiempo sin sacarosa, el compuesto en el que normalmente se almacena el azúcar en las patatas, convirtiéndose en azúcares reductores como la fructosa y la glucosa. Sin tantos azúcares reductores, el color dorado y la caramelización se pueden minimizar en la patata Kal91.3, lo que da como resultado productos más saludables y de mayor calidad, incluidas las patatas fritas.
La patata Kal91.3 también puede reducir el impacto ambiental del proceso de cultivo sin tantos fertilizantes y pesticidas necesarios para mantener la patata durante el almacenamiento.
La sacarosa se descompone en las patatas mediante la invertasa ácida vacuolar, una enzima que reacciona al entorno externo de las plantas, como la temperatura. Hace aproximadamente 10 años, Jiming Jiang, profesor de la Fundación MSU en los departamentos de Horticultura y Biología Vegetal, publicó hallazgos sobre cómo silenciar o suprimir el gen que produce la invertasa ácida vacuolar en las patatas.
Este descubrimiento despertó el interés de Douches, profesor del Departamento de Suelos Vegetales y Ciencias Microbianas y director del Programa de Genética y Mejoramiento de Patatas de MSU, por encontrar una manera de corregir el desequilibrio de azúcar que puede ocurrir en algunas de las patatas troceadas comerciales de Michigan.
"Siempre he sentido, como mejorador de patatas en MSU, que valdría la pena utilizar la biotecnología como herramienta para mejorar las patatas", dijo Douches. “Tenemos patatas troceadas que funcionan bien y hacen su trabajo, pero quería tomar este gen y descubrir si podía mejorar una patata que tenía problemas con sus azúcares.
“Mejorar patatas es todo un desafío porque necesitamos alinear muchos rasgos importantes, pero en este caso, solo necesitábamos un rasgo para corregir el problema. Utilizando esta estrategia biotecnológica, logramos convertir una patata que nos estaba dando problemas en una que ahora tiene valor comercial”.
Después de múltiples experimentos realizados entre 2014 y 2015, Douches desarrolló una construcción de ARN de interferencia (ARNi) que silenciaba la invertasa del ácido vacuolar en las patatas Kalkaska.
Entre 2016 y 2023, Douches probó las características agronómicas de la patata Kal91.3 y descubrió que tenía buena forma, tamaño y gravedad específica (la medida del contenido de almidón en comparación con el agua en la patata).
Históricamente, muchos agricultores han almacenado patatas troceadas a 50 F o alrededor de esa temperatura para evitar que la invertasa ácida vacuolar responda a temperaturas más frías y convierta la sacarosa en azúcares reductores, pero hacerlo ha dejado a las patatas más susceptibles a la pudrición durante el almacenamiento y a la pérdida de humedad. La patata Kal91.3, sin embargo, ha demostrado la capacidad de almacenarse a 40 F manteniendo su equilibrio de azúcar.
"Tiene un doble valor", dijo Douches. “La primera es que estabilizamos los azúcares. El silenciamiento de la invertasa ralentiza la conversión de sacarosa en fructosa y glucosa, por lo que estabiliza el azúcar de la patata mientras está almacenada. Está asentando la patata desde el punto de vista del metabolismo. La segunda es que nos beneficiamos al poder almacenar la patata durante períodos más largos a temperaturas más frías".
En enero, Douches recibió una notificación del USDA APHIS de que la patata Kal91.3 demostró no representar un mayor riesgo de plagas para las plantas en comparación con su contraparte cultivada convencionalmente, lo que la exime de las regulaciones biotecnológicas que el USDA APHIS impone a otros productos genéticamente modificados. Esta noticia significó que los reguladores del USDA APHIS concluyeran que, de otro modo, la patata Kal91.3 podría haberse desarrollado utilizando técnicas de mejoramiento tradicionales.
La investigación publicada a principios de este año por Jiang y Douches detalló formas de editar el gen que se descubrió que es responsable del endulzamiento inducido por el frío, la acumulación de fructosa y glucosa en las patatas mientras están almacenadas en frío. La tecnología utilizada en esa investigación y en la patata Kal91.3 logra el mismo objetivo de disminuir la acumulación de azúcares reductores, pero operan de manera diferente, según Douches.
"En la patata Kal91.3, estamos colocando el gen en una orientación específica en el ADN que le indica a la patata que el gen no funcionará tan bien como antes; esto es lo que se llama silenciamiento", dijo Douches. “En el enfoque del Dr. Jiang, encontró una manera de eliminar un segmento del promotor, parte del gen que tiene información sobre cómo debería funcionar el gen en sí. Esto lleva al mismo resultado que silenciar.
"Su nuevo enfoque es más un enfoque de edición genética, mientras que mi enfoque actual es más un enfoque de ingeniería genética".
La patata Kal91.3 no es la primera patata genéticamente modificada con silenciamiento de invertasa que está exenta de la regulación del USDA APHIS. Sin embargo, es el primer vegetal genéticamente modificado desarrollado por una universidad con concesión de tierras que está exento de regulación, según el sitio web del USDA APHIS.
Douches y su equipo ahora están trabajando con líderes de la industria de la patata de Michigan para evaluar el impacto potencial que la patata Kal91.3 podría tener en la industria del estado, específicamente en el astillado.
Michigan es el octavo mayor productor de patatas de Estados Unidos, y el 70% se utiliza para patatas fritas.
Kelly Turner, directora ejecutiva de la Comisión de la Industria de la Patata de Michigan, dijo que la capacidad de almacenamiento de la patata Kal91.3 tiene la posibilidad de estabilizar aún más la industria de la patata de Michigan con un suministro constante de patatas durante todo el año, incluso cuando no hay cosechas frescas disponibles. También dijo que la disminución de la fructosa y la glucosa que se encuentran en la patata puede dar lugar a unas patatas fritas más crujientes, saludables y sabrosas.
Además de los beneficios que puede generar para los productores y consumidores, la patata Kal91.3 (y otras similares) también puede beneficiar al medio ambiente y ayudar a la industria a ser más sostenible en medio de patrones climáticos cambiantes, según Turner.
"La patata Kal91.3 no sólo tiene un alto contenido de nutrientes, sino que también podría cultivarse usando menos fertilizantes y pesticidas, reduciendo así el riesgo ambiental y la huella del proceso de cultivo de la patata", dijo Turner. “Las patatas como Kal91.3 también presentan oportunidades para abordar los cambios climáticos y de patrones climáticos, ayudando a que las patatas sean más tolerantes durante los períodos de sequía y otros estreses abióticos. Esto ayuda a estabilizar los rendimientos y garantizar la seguridad alimentaria, manteniendo al mismo tiempo la diligencia ambiental en condiciones climáticas cambiantes”.
Turner dijo que la asociación de la industria con MSU para avanzar en la investigación en áreas como la patata Kal91.3 es fundamental para mantenerse a la vanguardia de los nuevos desarrollos y brindar a los productores los recursos novedosos necesarios para seguir adelante.
"Los proyectos de investigación colaborativos entre MSU y la industria de la patata se centran en resolver problemas prácticos, como mejorar la resistencia a las enfermedades, combatir las plagas y mejorar el rendimiento de los cultivos mediante modificaciones genéticas", dijo Turner. "Estas iniciativas conjuntas garantizan que los esfuerzos de investigación estén alineados con las necesidades de la industria, lo que lleva a soluciones que son directamente aplicables a los desafíos del mundo real que enfrentan los productores y procesadores de patata".
Universidad Estatal de Michigan
Los científicos de AgBioResearch de la Universidad Estatal de Michigan descubren soluciones dinámicas para los sistemas alimentarios y el medio ambiente. Más de 300 profesores de MSU realizan investigaciones de vanguardia sobre una variedad de temas, desde salud y clima hasta agricultura y recursos naturales. Originalmente formada en 1888 como la Estación Experimental Agrícola de Michigan, MSU AgBioResearch supervisa numerosas instalaciones de investigación en el campus, así como 15 centros periféricos en todo Michigan.
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