Regulación genética de la homeostasis de hierro en tarwi (Lupinus mutabilis S.) como punto de partida para obtener alimentos biofortificados

Abstract

Debido al cambio climático y al crecimiento poblacional se requiere consumir alimentos con buena calidad nutricional para evitar enfermedades como la anemia, siendo la selección de especies con potencial alimenticio una de las alternativas más sustentables y sostenibles. Dentro de estas especies, el tarwi es una excelente opción por tener altas concentraciones de hierro en la semilla, pese a crecer en suelos marginales. Esta característica del tarwi revelaría un eficiente mecanismo de absorción, transporte y almacenamiento de hierro, el cual puede ser utilizado para generar cultivares biofortíficados a bajo costo, siendo esta la finalidad de la tesis. Para ello, primero se identificaron seis accesiones con concentraciones apropiadas de Fe, Zn, B, Cu y Mn para una dieta saludable sin afectar las características físicas de las semillas, las cuales fueron: T05, T08, T25, P14, P16 y P21. Luego, con herramientas bioinformáticas se identificaron y caracterizaron funcionalmente a 16 proteínas asociadas a la absorción, transporte y almacenamiento de hierro. Finalmente se evaluaron los cambios de expresión de los genes, de las correspondientes proteínas analizadas in silico, con la accesión T25 y el cultivar Andenes (control) revelando que los genes AHA2, FER2, NAS1, YSL1, NRAMP1, NRAMP3, VIT1 y TC21 son críticos para mejorar la adaptabilidad y las concentraciones de hierro a nivel de semillas en tarwi por su elevada expresión bajo deficiencia de hierro.

Due to climate change and population growth, consuming foods with good nutritional quality is necessary to avoid diseases such as anemia. Among the alternatives to combat amenia, selecting species with food potential is one of the most sustainable alternatives, tarwi being an excellent option. Despite growing in marginal soils, this species has a high concentration of iron in seeds, which would indicate that it has an efficient mechanism of absorption, transport, and storage of this mineral is critical for generating biofortified cultivars at low cost, being the purpose of this thesis. First, six accessions with appropriate concentrations of Fe, Zn, B, Cu and Mn for a healthy diet without affecting the physical characteristics of the seeds were identified: T05, T08, T25, P14, P16 and P21. Then, using bioinformatics tools, 16 proteins associated with iron absorption, transport and storage were identified and functionally characterized. Finally, gene expression changes of the corresponding proteins analyzed in silico were evaluated with the accession T25 and the cultivar Andenes (control), revealing that the genes AHA2, FER2, NAS1, YSL1, NRAMP1, NRAMP3, VIT1 and TC21 are critical for improving adaptability and iron concentrations at the seed level in tarwi due to their high expression under iron deficiency.