En las últimas décadas, la soja se ha convertido en un cultivo global de vital importancia para la humanidad debido a su elevado contenido proteico, que resulta esencial para la nutrición humana y animal y a su aceite, que ha encontrado numerosas aplicaciones industriales y energéticas. Por lo tanto, incluso pequeñas mejoras en el rendimiento del cultivo o en el contenido de aceite y proteína en las semillas de soja pueden traer implicaciones de gran alcance para la productividad agrícola y las economías globales.
Doug Allen, científico del Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de los EE.UU. (USDA) y miembro del Centro de Ciencias de las Plantas Donald Danforth, lideró una investigación que revela el importante papel desempeñado por una enzima en la producción de aceite en la planta de soja. Su trabajo, titulado «Expresión de la enzima málica revela la partición del carbono subcelular para la producción de reservas de almacenamiento en las semillas de soja», fue recientemente publicado en la revista New Phytologist.
Bajo la dirección de Stewart Morley, asociado postdoctoral en el Laboratorio Allen, el equipo de científicos investigó el papel de la enzima málica en la composición de las semillas de soja. La enzima málica es un componente crucial del metabolismo central del carbono, o más bien del conjunto de reacciones químicas que tienen lugar dentro de las células para convertir la energía en los componentes básicos necesarios para que una célula crezca y funcione correctamente.
Mejorar la actividad de la enzima málica aumentó los niveles de aceite en las semillas de soja y modificó el perfil de ácidos grasos en en la semilla, hallazgos que podrían ser fundamentales para el desarrollo de biocombustibles sostenibles y sustitutos del petróleo.
«La enzima málica ofrece una solución elegante para aumentar el contenido de aceite», dijo Morley, ya que su investigación demuestra el potencial de mejorar la producción de aceite en las semillas de soja manipulando estratégicamente un solo paso enzimático. El trabajo que examina el papel de la enzima málica en la partición del carbono y el metabolismo central fue una primera prueba en plantas de que alterar este paso podría mejorar los lípidos y se basó en estudios previos de flujo metabólico realizados en el laboratorio.
La publicación generó un comentario de Jorg Schwender, científico sénior del Laboratorio Nacional de Brookhaven, quien señaló que su estudio «pone a prueba los conocimientos que han adquirido sobre la entrega de precursores metabólicos y cofactores de energía para la síntesis de petróleo y llega a un diseño de ingeniería metabólica exitoso».
Este estudio se realizó en las instalaciones de vanguardia en el Danforth Center, incluyendo las instalaciones de Espectrometría de Masas y Proteómica y el Laboratorio Avanzado de Bioimagen. «La capacidad de producir ciencia rigurosa y de impacto proviene de aprovechar la experiencia y la instrumentación disponible aquí en el Centro», señaló Allen.
Su trabajo también se benefició de la colaboración interinstitucional con instituciones como la Universidad de Nebraska-Lincoln y el Saint Louis Community College, que proporcionaron acceso al instrumento «digital droplet» qPCR específico que el equipo utilizó para determinar los niveles de expresión de la enzima málica. «Esta investigación no habría sido posible sin el apoyo y el esfuerzo colaborativo de otros en estas instalaciones y universidades», destacó Allen.
Mirando hacia el futuro, Morley planea explorar más vías para mejorar la producción de aceite de soja, como cruzar líneas de soja modificadas con la enzima málica con otras líneas diseñadas para aumentar la producción de aceite, lo que podría desbloquear mayores ganancias en la producción de lípidos.
Las implicaciones son prometedoras para un futuro en el que los cultivos de soja puedan adaptarse a las demandas cambiantes del mercado y contribuir a la agricultura sostenible, la seguridad alimentaria y la producción de energía renovable. Además, el impacto de esta investigación podría extenderse más allá de la soja al ofrecer conocimientos sobre la producción de lípidos en otros cultivos y aprovechar la ingeniería genética para mejorar la calidad de las semillas.
