Análisis in silico de genes relacionados a la ruta de flavonoides en la fibra del algodón nativo de color (Gossypium barbadense)

Abstract

A nivel mundial, existe la problemática de la contaminación ambiental, una de las industrias involucradas es la textil, la cual utiliza colorantes artificiales y otros químicos para la producción de diversos tipos de telas (Tkaczyk et al., 2020). Una opción sostenible es el uso de fibras vegetales que posean coloraciones naturales diversas para reducir los deshechos de las fábricas y el costo de producción. Se conoce que los colores observados en las plantas (pétalos, fibras, etc.) se deben a la producción de metabolitos secundarios de flavonoides y que, dependiendo de la clase de flavonoides producida, la estructura vegetal obtendrá un tipo de coloración (WinkelShirley, 2001; Jaakola et al., 2002; Grotewold, 2004). En el caso del algodón, la especie Gossypium hirsutum ha sido estudiada con mayor profundidad debido a que produce una gran cantidad de fibras blancas delgadas y largas, además puede producir fibras de color verde y marrón en diferentes tonalidades (Kohel, 1985); por lo que la comunidad científica se vio interesada e investigó la vía de biosíntesis de flavonoides (VBF) encontrando que 4 genes son los principales involucrados en la producción de color en la fibra: GhCHS, GhC4H, GhF3’H y GhF’3’5H (Feng et al., 2013; Feng et al., 2014), también se identificó el gen GhDFR (Xiao et al., 2007). Otra especie de algodón comercial es Gossypium barbadense, la cual produce fibras blancas de alta calidad (Pima y Tangüis); sin embargo, también produce fibras de colores, siendo más diverso que G. hirsutum, puesto que posee el color rojo, marrón, crema, beige y fifo (Chaudhry, 1992; Carvalho et al., 2014). Esta diversidad de colores lo posee Perú y esta especie es comúnmente conocida como algodón nativo de color (ANC); sin embargo, ha sido dejada de lado en su conservación debido a que sus fibras de colores presentan longitud corta y son gruesas, por lo que no compiten con las fibras blancas de G. hirsutum ni con las variedades Pima y Tangüis (Lopez et al., 2018). Por lo cual, actualmente solo es conservada en la agricultura familiar de manera ex situ (MINAM, 2013; Edison & Nilton, 2015). Esta especie ha sido estudiada principalmente por su resistencia a estrés biótico y abiótico (Guo et al., 2016; Zu et al., 2019; Abdelraheem et al., 2019; Quin et al., 2004). Las fibras de colores naturales necesitan pocos o ningún procesamiento de secado durante el proceso de fábrica, lo cual reduce costos y la eliminación de residuos de colorantes tóxicos (Yatsu et al., 1983; Dutt et al., 2004). Además de tener un impacto económico y ambiental, ha tenido un impacto positivo en la prevención de enfermedades de la piel y en la protección a los rayos UV; por lo tanto, el ANC es una opción de alto potencial para una industria textil más sostenible (Günaydin et al., 2019; Vreeland, 1999). No obstante, existe una falta de estudio de la VBF en G. barbadense, por lo que el presente trabajo plantea un análisis in silico de genes involucrados en la VBF en G. barbadense para aportar un conocimiento teórico a la comprensión de dicha vía. De igual manera los datos obtenidos proporcionarían mayor comprensión de la historia evolutiva en el género Gossypium de enzimas metabólicas involucradas en la biosíntesis, modificación, transporte, secreción, regulación transcripcional y quimiodiversidad, lo cual asistiría en la ingeniería de vías metabólicas especializadas para producir metabolitos deseados con gastos mínimos de energía (Ahad et al., 2015).